PHƯƠNG PHÁP XÁC ĐỊNH NĂNG SUẤT LẠNH CỦA MỘT AHU

Cung cấp thông tin về AHU và các phương pháp xác định năng suất lạnh của một AHU. Như đã biết AHU (viết tắt là Air Handling Unit) là một thiết bị trao đổi nhiệt và xử lý nhiệt ẩm, tạo độ sạch cho không khí thường được dùng trong hệ thống HVAC. Nó là thiết bị phổ biến trong hệ thống lạnh.

MÔN ĐO LƯỜNG NHIỆT TIỂU LUẬN MÔN HỌC ĐỀ TÀI: PHƯƠNG PHÁP XÁC ĐỊNH NĂNG SUẤT LẠNH CỦA MỘT AHU Thành phố Hồ Chí Minh, tháng năm NHẬN XÉT CỦA GIẢNG VIÊN MỤC LỤC Năng suất lạnh gì? 1 Khái quát AHU 1.1 AHU gì? 1.2 Cấu tạo AHU 1.2.1 Cấu trúc khung 1.2.2 Van điều tiết .2 1.2.3 Bộ lọc khơng khí 1.2.4 Hệ thống làm nóng, lạnh 1.2.5 Bộ phận quạt, máy thổi khí 1.3 Nguyên lí hoạt động AHU 1.3.1 AHU hoạt động nào? 1.3.2 Nguyên lí hoạt động AHU Phương pháp xác định suất lạnh AHU 2.1 Công thức xác định 2.1.1 Xác định vận tốc gió AHU .10 2.1.2 Xác định lưu lượng gió cấp vào .11 2.1.3 Xác định nhiệt độ đầu vào, đầu AHU .12 2.1.4 Phần mềm chọn AHU- DURATE 12 2.2 Đồng hồ đo công suất lạnh BTU Meter .14 2.2.1 Khái niệm 14 2.2.2 Sử dụng dồng hồ đo công suất lạnh BTU Meter cho việc xác định suất lạnh AHU 15 Ý nghĩa ứng dụng 17 Tài liệu tham khảo 20 Năng suất lạnh gì? Năng suất lạnh (hay cịn gọi cơng suất lạnh) thường có đơn vị là Btu/h W: Thơng số nói lên khả năng làm lạnh của hệ thống lạnh.  Năng suất điện (thường có đơn vị là KW, 1HP = 750 W): Nói lên mức độ tiêu hao điện hệ thống lạnh Một hệ thống lạnh có số cơng suất lạnh lớn có khả làm lạnh lớn, cao ngược lại số thấp có khả làm lạnh thấp Khái quát AHU 1.1 AHU gì? AHU (viết tắt Air Handling Unit) thiết bị trao đổi nhiệt xử lý nhiệt ẩm, tạo độ cho khơng khí thường sử dụng hệ thống HVAC (HVAC là viết tắt cụm từ Heating: Hệ thống sưởi ấm, Ventilating: thơng gió, Air Conditioning: điều hồ khơng khí, gọi chung hệ thống điều hịa khơng khí) hay xưởng cơng nghiệp Sử dụng hệ thống AHU cho nơi có yêu cầu cao phịng lĩnh vực: dược phẩm, hóa mỹ phẩm, công nghệ điện tử,… 1.2 Cấu tạo AHU 1.2.1 Cấu trúc khung Bộ khung làm nhôm cầu cách nhiệt kết hợp Panel PU, đảm bảo độ cứng, bền chống ăn mòn vận chuyển lắp đặt sử dụng Ở dạng đơn giản nhất, khung làm từ phần kim loại, với kim loại da đơn kim loại thường mạ kẽm để bảo vệ lâu dài Hình 1: Bộ khung AH [10] Góc nối làm nhựa đúc, có cầu cách nhiệt Chân đế AHU vững làm thép, sơn tĩnh điện, đế khung thiết kế lỗ để nâng hạ thuận tiện Hình 2: Chân đế AHU [10] Panel chuẩn loại lớp vỏ, thiết kế theo kiểu tháo lắp để tháo lắp dễ dàng cần thiết mà không ảnh hưởng đến thẩm mỹ toàn tổ hợp AHU Nơi tiếp xúc panel khung dán gioăng chuyên dụng đảm bảo cách nhiệt kín gió Hình 3: Gioăng chuyên dụng AHU [10] 1.2.2 Van điều tiết Ở đầu vào AHU gió tươi đầu xả AHU gió thải, chúng tơi có lắp đặt số van điều tiết Các van điều tiết gồm nhiều kim loại xoay Chúng đóng đề ngăn khơng khí vào ra, chúng mở phép khơng khí vào hồn tồn, thay đổi vị trí chúng nơi để hạn chế lượng khơng vào Hình 4: Van điều tiết AHU [9] 1.2.3 Bộ lọc khơng khí Lọc khơng khí phận quan trọng để cung cấp khơng khí bụi vào tòa nhà, thường lắp đặt AHU để giữ cho toàn phận khác sau Bộ lọc thường xếp thành cấp độ lọc khác từ cấp độ lọc thấp (lọc hạt bụi to) cấp độ lọc cao (lọc hạt bụi có kích thước nhỏ) sau Tùy thuộc vào loại AHU mà lọc trang bị khác Tuổi thọ lọc đánh giá cách theo dõi độ sụt áp qua môi trường lọc tốc độ dịng khí thiết kế Điều thực hình hiển thị cách sử dụng đồng hồ đo áp suất công tắc áp suất liên kết với điểm báo động hệ thống điều khiển tịa nhà Việc khơng thay lọc dẫn đến sụp đổ hệ thống lọc, lực tác động lên quạt vượt khả chống chịu nó, dẫn đến sụp đổ làm nhiễm xử lý khơng khí ống dẫn hạ lưu Hình 5: Tấm lọc AHU [9] Hình 6: Túi lọc khí F7 [5] Hình 7: Túi lọc khí F8 [5] MODEL F5 F6 F7 F8 F9 KÍCH THƯỚC (mm) SỐ TÚI LƯU LƯỢNG (m3/h) 594 x 594 x 700 289 x 594 x 700 594 x 594 x 500 289 x 594 x 500 594 x 594 x 500 289 x 594 x 500 594 x 594 x 700 289 x 594 x 700 594 x 594 x 500 289 x 594 x 500 594 x 594 x 500 289 x 594 x 500 594 x 594 x 700 289 x 594 x 700 594 x 594 x 500 289 x 594 x 500 594 x 594 x 500 289 x 594 x 500 594 x 594 x 700 289 x 594 x 700 594 x 594 x 500 289 x 594 x 500 594 x 594 x 500 289 x 594 x 500 594 x 594 x 700 289 x 594 x 700 594 x 594 x 500 289 x 594 x 500 594 x 594 x 500 289 x 594 x 500 10 10 10 10 10 3400 1700 3400 1700 3400 1700 3400 1700 3400 1700 3400 1700 3400 1700 3400 1700 3400 1700 3400 1700 3400 1700 3400 1700 3400 1700 3400 1700 3400 1700 CHÊNH ÁP (Pa) HIỆU XUẤT 55/250 35%-55% 55/250 55%-70% 55/250 75%-85% 55/250 90%-95% 55/250 95%-99% Bảng 1: Thông số kỹ thuật loại túi lọc khí AHU [5] 1.2.4 Hệ thống làm nóng, lạnh Thiết bị xử lý khơng khí cần cung cấp hệ thống sưởi, làm mát hai để thay đổi nhiệt độ khơng khí cung cấp mức độ ẩm tùy thuộc vào vị trí ứng dụng Điều hòa cung cấp (các) cuộn trao đổi nhiệt luồng khơng khí xử lý khơng khí, cuộn dây trực tiếp gián tiếp liên quan đến môi trường cung cấp hiệu ứng làm nóng làm mát Hình 8: Hệ thống sưởi làm mát [9] Bộ trao đổi nhiệt trực tiếp bao gồm thiết bị cho lò sưởi đốt nhiên liệu khí đốt thiết bị bay làm lạnh, đặt trực tiếp luồng khơng khí Máy sưởi điện trở bơm nhiệt sử dụng Làm mát bay vùng khí hậu khơ Trao đổi nhiệt gián tiếp, cuộn dây gián tiếp sử dụng nước nóng nước để sưởi ấm, nước lạnh để làm mát (năng lượng để sưởi ấm làm mát cung cấp nhà máy trung tâm nơi khác tòa nhà) Cuộn dây thường sản xuất từ đồng cho ống, với vây đồng nhôm để hỗ trợ truyền nhiệt Cuộn làm mát sử dụng khử để loại bỏ nước ngưng Nước nóng nước cung cấp lò trung tâm, nước lạnh cung cấp máy làm lạnh trung tâm Cảm biến nhiệt độ hạ lưu thường sử dụng để theo dõi kiểm soát nhiệt độ “tắt cuộn”, kết hợp với van điều khiển giới thích hợp trước cuộn dây Nếu cần hút ẩm, cuộn làm mát sử dụng để làm mát mức đến điểm sương đạt ngưng tụ xảy ra, tất nhiên điều làm giảm nhiệt độ khơng khí điểm đặt cấp, điều xảy cuộn sưởi bật để đưa nhiệt độ trở lại Quá trình hiệu cho dù tốn lượng Một cuộn dây gia nhiệt đặt sau cuộn làm mát làm nóng lại khơng khí (do gọi cuộn nhiệt lại) đến nhiệt độ cung cấp mong muốn Q trình có tác dụng làm giảm độ ẩm tương đối khơng khí cung cấp Ở vùng khí hậu lạnh hơn, nơi nhiệt độ mùa đơng thường xuyên xuống mức đóng băng, cuộn nhiệt trước thường sử dụng giai đoạn xử lý khơng khí để đảm bảo lọc hạ lưu cuộn nước lạnh bảo vệ chống đóng băng Việc điều khiển cuộn nhiệt trước khơng đạt nhiệt độ khơng khí ngồi cuộn định tồn bộ xử lý khơng khí ngừng hoạt động để bảo vệ 1.2.5 Bộ phận quạt, máy thổi khí Thiết bị xử lý khơng khí thường sử dụng quạt ly tâm lồng sóc để di chuyển khơng khí vào phịng, cấu tạo quạt gồm có hai lớp, có lớp cách nhiệt đạt tiêu chuẩn Còn lắp đặt ngồi trời trang bị thêm băng dính bảo ơn với băng chống ăn mịn Quạt thổi hoạt động tốc độ nhất, cung cấp nhiều tốc độ cài đặt Tốc độ dịng chảy kiểm sốt van đầu vào giảm chấn đầu quạt Trên tồn quạt, có cảm biến áp xuất, điều có ý nghĩa quạt hoạt động bình thường Nếu quạt chạy tạo chênh lệch áp xuất, sử dụng điều để phát lỗi thiết bị cảnh báo cố Hình 9: Quạt ly tâm lồng sóc [7] 1.3 Nguyên lí hoạt động AHU 1.3.1 AHU hoạt động nào? Bản chất AHU vốn dàn trao đổi nhiệt để xử lí nhiệt ẩm khơng khí Khơng khí qua AHU xử lí để điều chỉnh nhiệt độ độ ẩm nguyên lí nhiệt học Nước lạnh chuyển động bên cụm ống trao đổi nhiệt, khơng khí chuyển động ngang qua bên ngồi, khơng khí làm lạnh quạt thổi theo hệ thống kênh gió tới phịng, khu vực Quạt AHU thường quạt ly tâm dẫn động đai Hình 10: Ngun lí hoạt động AHU [15] 1.3.2 Nguyên lí hoạt động AHU Khi nhiệt độ phòng, khu vực cần làm lạnh lớn so với nhiệt độ cài đặt van ngã mở cho nước lạnh chảy qua dàn trao đổi nhiệt để làm lạnh luồng khí tới luồng khí làm cho nhiệt độ phịng khu vực thấp so với nhiệt độ cài đặt van ngã đóng lại, dịng nước lạnh chảy qua đường bypass để chiller Trong đó, khơng khí trước đưa vào AHU lọc qua phận tiền lọc, thường lọc thô lọc túi (nên thường xuyên vệ sinh) Trường hợp cần độ cao sử dụng thêm lọc HEPA Khơng khí mơi trường sau qua lọc tiếp xúc với dàn trao đổi nhiệt bên AHU để tạo khơng khí lạnh, sau vào buồng tuần hồn, cuối khơng khí lạnh thổi qua đường ống gió tới phịng, khu vực sử dụng điều hồ Nhiệt độ khơng khí đầu điều chỉnh valve nước lạnh tốc độ quạt gió Tuy nhiên, AHU chủ yếu dùng để xử lý sơ luồng khí Để xử lí độ ẩm xác, người ta lắp thêm FCU khu vực Hình 11: Hệ thống HVAC [8] Phương pháp xác định suất lạnh AHU 2.1 Cơng thức xác định Để tính tốn xem AHU cần dùng công suất bao nhiêu, số lượng cần lưu ý số điểm sau: - Kích thước phòng (Chiều rộng x chiều dài x chiều cao) - Cấp độ phòng - Phòng ngành Rồi từ tính cơng suất AHU the công thức: Q = G x Cp x Dt (kW)  Trong : Q : cơng suất lạnh chiller ( kW) G : Lưu lượng (l/h) Cp = 4,186 (kJ/kg.oC) Dt: Độ chênh nhiệt độ đầu vào đầu ( oC) Từ cơng suất kW ta tính công suất Btu kW = 3415,179 Btu/h 2.1.1 Xác định vận tốc gió AHU Đối với AHU, gió qua đường ống ta có tiêu chuẩn vận tốc gió đường ống sau: Bảng 2: Maximum recommended main duct airflow velocities to achieve specified acoustic design criteria 10 Bảng 3: Maximum recommended branch duct airflow velocities to achieve specified acoustic design criteria 2.1.2 Xác định lưu lượng gió cấp vào Nhìn vào đồ thị t-d: nhiệt ẩn giảm d giảm => lưu lượng khơng khí khơ có khả hút ẩm cao => lưu lượng gió cấp vào phịng tính nhiệt hiện, muốn giải nhiệt ẩn nhiều làm lạnh sâu xuống Cơng thức tính lưu lượng gió qua AHU bản: G = Q (hiện) /1.2 x (T [phịng] - T [gió cấp / gió sau coil lạnh]) Tính lượng gió cho AHU dựa vào nhiệt lượng sau đã tính hết các tải lạnh Khi kiểm tra lưu lượng thực tế AHU: Khi cân gió ( air balancing) phải kiểm tra lưu lượng tổng qua AHU Rồi phải đo áp quạt nghi ngờ quạt không đủ áp nên lưu lượng gió khơng đủ Ngồi ta cịn xác định lưu lượng gió vận tốc gió máy đo 11 Hình 12: Máy đo vận tốc, lưu lượng gió Testo 420 2.1.3 Xác định nhiệt độ đầu vào, đầu AHU Việc xác định nhiệt độ vào AHU quan trọng Ví dụ: Nhiệt độ khỏi coil tính tốn thiết kế 12.80C chọn theo hãng mặc định 140C ảnh hưởng đến lưu lượng gió lạnh thiết kế size ống gió miệng gió Hoặc nhiệt độ nước vào tính 6-12 hãng mặc định 7-12 ảnh hưởng đến lưu lượng nước lạnh size ống nước 2.1.4 Phần mềm chọn AHU- DURATE Việc lựa chọn AHU phù hợp định dựa việc xem xét đánh giá tất tiêu chí ưu điểm kỹ thuật, hiệu suất hoạt động, hiệu sử dụng, khả bảo trì tương lai, khơng gian lắp đặt thiết bị, vòng đời thiết bị, chi phí đầu tư, xem đâu tiêu chí cần ưu tiên để lựa chọn loại AHU thích hợp Cũng từ phần mềm DURATE, ta xác định suất lạnh, lưu lượng gió phù hợp DURATE cung cấp phần mềm lựa chọn AHU để người dùng 12 dễ dàng chủ động xây dựng cấu hình AHU theo yêu cầu cụ thể về: công suất lạnh, lưu lượng gió, độ ẩm, áp suất, Ta có bảng tra Model: Bảng 4: Bảng tra Model 13 DPC – XXXX DPCH – XXXX DPCD – XXXX Hình 13: Cách đặt tên model ahu – durate Trong đó: + D: Durate (Tên thương hiệu) + P: Plug Fan (Quạt truyền động trực tiếp) + C: Cooling (Làm mát) + H: Heating (Làm nóng, gia nhiệt) + D: Desiccant Rotor + XXX: Thông số 2.2 Đồng hồ đo công suất lạnh BTU Meter 2.2.1 Khái niệm Đồng hồ đo công suất lạnh BTU Meter: đồng hồ đo lượng lạnh, đồng hồ đo công suất lạnh, đo công suất lạnh, thiết bị đo công suất lạnh thiết bị PAU, AHU, FCU, CHILLER sử dụng hệ Chiller giải nhiệt nước (HVAC) Với hình thị LCD người dùng quan sát trực quan đại lượng đo đạc tức thời lưu lượng nước chảy qua thiết bị, nhiệt độ đường nước cấp nước hồi thiết bị 14 Hình 14: Đồng hồ đo cơng suất lạnh BTU Meter [4] Màn hình hiển thị Nút nhấn Bộ giao tiếp quang Cảm biến lưu lượng Vỏ tính tốn Cảm biến nhiệt độ 2.2.2 Sử dụng dồng hồ đo công suất lạnh BTU Meter cho việc xác định suất lạnh AHU a) Hoạt động BTU Meter Khi nước chất lỏng khác qua đường ống, đồng hồ đo lưu lượng đo tốc độ dòng chảy tức thời gửi đến đồng hồ BTU sau cảm biến nhiệt độ đo nhiệt độ đường ống trở lại nhiệt độ đường ống cấp gửi đến đồng hồ BTU b) Công thức tính tốn lượng Đồng hồ đo cơng suất lạnh BTU Meter: Đồng hồ BTU tính tốn mức tiêu thụ lượng theo tốc độ dòng chảy chênh lệch nhiệt độ, công thức là: Q = G.C.( THot – TCold ) G : Lưu lượng nước chảy qua đường ống (m3) Thot: Nhiệt độ đường ống nước nông (℃) Tcold: Nhiệt độ đường ống nước lạnh (℃) 15 C : Nhiệt dung riêng (J/kg.K) c) Cách tính tốn chi phí điện để làm mát tiêu thụ điện BTU meter thiết bị chuyên dùng để đo đếm lượng lạnh sử dụng từ lâu nhiều nước trên  giới đem lại cơng hài lịng cho khách hàng Nhờ BTU meter khách hàng phải trả chi phí cho phần lượng mà họ sử dụng, đảm bảo cho công việc sử dụng lượng lạnh ( hoạt động∗BTU )∗0,293 = kWh * chi phí điện cho kWh 1000 d) Cách lắp đặt đồng hồ đo công suất lạnh BTU Meter cho AHU  Cách lắp đặt cảm biến lưu lượng nước Đồng hồ đo lưu lượng lắp đặt đường nước cấp nước hồi Chọn vị trí có đường ống khơng bị cản trở chạy thẳng dài nhất, chiều lắp đặt lắp đặt chiều với dòng nước chảy (Trên thân cảm biến lưu lượng BTU meter có chiều thể chiều dịng nước, lý lắp đặt tránh tượng sai số kết quả) Hình 15: Cảm biến lưu lượng Đồng hồ đo công suất lạnh BTU Meter Sharky 775 Hướng dòng chảy [4] Chú ý mũi tên Hướng dòng chảy  Cách lắp đặt cảm biến nhiệt độ Vị trí lắp đặt cảm biến nhiệt độ tốt có góc 45° 90° so với đường ống nước, Cảm biến nhiệt độ phải lắp theo hướng dịng chảy nằm đường ống Đường nước nóng lắp đặt cảm biến có màu đỏ 16 Đường nước lạnh lắp đặt cảm biến có màu xanh Hình 16: Vị trí lắp đặt cảm biến [4]  Cách lắp đặt tính tốn Hình 17: Bộ tính tốn Đồng hồ đo công suất lạnh BTU meter Sharky 775 [4] Vị trí lắp tính tốn lắp đặt cảm biến nhiệt độ gắn tường, để người dùng quan sát trực quan đại lượng đo đạc tức thời lưu lượng nước chảy qua thiết bị, nhiệt độ đường nước cấp nước hồi thiết bị Ý nghĩa ứng dụng a) Ý nghĩa 17 ... khảo 20 Năng suất lạnh gì? Năng suất lạnh (hay cịn gọi cơng suất lạnh)  thường có đơn vị là Btu/h W: Thơng số nói lên khả? ?năng? ?làm? ?lạnh? ?của hệ thống? ?lạnh.   Năng suất? ?điện (thường có... AHU chủ yếu dùng để xử lý sơ luồng khí Để xử lí độ ẩm xác, người ta lắp thêm FCU khu vực Hình 11: Hệ thống HVAC [8] Phương pháp xác định suất lạnh AHU 2.1 Cơng thức xác định Để tính tốn xem AHU. .. công suất lạnh BTU Meter 2.2.1 Khái niệm Đồng hồ đo công suất lạnh BTU Meter: đồng hồ đo lượng lạnh, đồng hồ đo công suất lạnh, đo công suất lạnh, thiết bị đo công suất lạnh thiết bị PAU, AHU,