Đồ án tốt nghiệp kĩ thuật tính toán – thiết kế hệ thống điều hòa không khí vrv cho văn phòng loại 2

ỦY BAN NHÂN DÂN THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH TRƯỜNG CAO ĐẲNG LÝ TỰ TRỌNG THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH KHOA NHIỆT LẠNH Đề tài: TÍNH TỐN – THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐIỀU HỊA KHƠNG KHÍ VRV CHO VĂN PHỊNG LOẠI ( Phương án 2) ĐỒ ÁN CHUYÊN NGÀNH HỆ CAO ĐẲNG CHÍNH QUY GVHD: Hồng Văn Viết SVTH: Hồ Thanh Thiên - Nguyễn Xuân Lộc - Phạm Duy Trọng Khoa: Nhiệt Lạnh Lớp: 19C1- CNL1 Khóa: 2019 - 2021 THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH – NĂM 2021 CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG ĐHKK VRV VÀ MẶT BẰNG VĂN PHÒNG LOẠI 1.1 Giới thiệu điều hịa khơng khí - vrv 1.1.1 Lịch sử hình thành, ý nghĩa mục đích điều hịa khơng khí 1.1.1.1 Lịch sử hình thành điều hịa khơng khí Từ thời cổ đại xa xưa, người biết đốt lửa sưởi ấm vào mùa đơng tìm vào hang động mát mẻ vào mùa hè Hình 1.1 - Hình vẽ tường diễn tả phương pháp làm mát ẩm người Ai Cập cổ đại Hồng đế thành Rơm Varius Avitus trị từ năm 218 – 222 cho đáp núi tuyết vườn thượng uyển để mùa hè thưởng ngoạn núi mát thổi vào cung điện.Trong “The Origins of Air Conditioning” nhắc đến nhiều tài liệu tham khảo giới thiệu nhiều hình vẽ mơ tả thử nghiệm điều hịa khơng khí Điển hình Agricola mơ tả cơng trình bơm khơng khí xuống giếng mỏ để cung cấp khí tươi điều hịa nhiệt độ cho cơng nhân mỏ vào năm 1555 Nhà bác học thiên tài Leonardo de Vinci thiết kế chế tạo hệ thống thơng gió cho giếng mỏ Ở Anh, Humpherey Davy trình Quốc hội dư án cải thiện khơng khí tịa nhà Quốc hội Năm 1845, bác sĩ người Mỹ John Gorrie chế tạo máy lạnh nén khí để điều hịa khơng khí cho bệnh viện tư ơng Chính kiện làm cho ông tiếng giới vào lịch sử kỹ thuật điều hịa khơng khí Năm 1850, nhà thiên văn học Piuzzi Smith người Scotland đưa dự án điều hịa khơng khí phịng máy lạnh nén khí Sự tham gia nhà bác học tiếng Rankine làm cho đề tài khơng trở nên nghiêm túc mà cịn đông đảo người quan tâm theo dõi Năm 1894, Công ty Linde xây dựng hệ thống điều hịa khơng khí máy lạnh ammoniac dùng để làm lạnh khử ẩm khơng khí mùa hè Dàn lạnh đặt trần nhà, khơng khí đối lưu tự nhiện, khơng khí lạnh từ xuống mật độ lớn máy lạnh đặt dười tầng hầm Năm 1901, cơng trình khống chế nhiệt độ 280C với độ ẩm thích hợp cho phịng hịa nhạc Monte Carlo khánh thành, khơng khí đưa qua buồng phun nước với nhiệt độ 100C cấp vào phòng Năm 1904, trạm điện thoại Hamburg trì nhiệt độ mùa hè 230C độ ẩm 70% Năm 1910, Công ty Borsig xây dựng hệ thống điều hịa khơng khí Koeln Rio de Janerio, cơng trình chủ yếu khơng chế nhiệt độ, chưa đạt hoàn thiện đáp ứng yêu cầu kỹ thuật cần thiết  Từ lúc hình thành hai xu hướng bản: - Điều hòa tiện nghi cho phòng - Điều hịa cơng nghệ phục vụ nhu cầu sản xuất  Carrier ông tổ ngành điều hịa khơng khí Từ kiện trên, nhà kỹ sư nhà sáng chế người Mỹ Willis Haviland Carrier (1875 - 1950) đưa ngành điều hịa khơng khí Mỹ nói riêng tồn giới nói chung đến bước phát triển rực rỡ.Chính ơng người định nghĩa điều hịa khơng khí “là kết hợp sưởi ấm, làm lạnh, gia ẩm, hút ẩm, lọc rửa khơng khí, tự động trì khống chế trạng thái khơng khí khơng đổi phục vụ cho yêu cầu tiện nghi công nghệ”.Năm 1911, ông lần đàu tiên xây dựng ẩm đồ khơng khí ẩm cắt nghĩa tính chất nhiệt khơng khí ẩm với phương pháo xử lí để đạt trạng thái khơng khí u cầu Hình 1.2Willis H Carrier (1915) Trong thập niên 1930, ơng chuyển cơng ty tới Syracuse, New York từ công ty ông trở thành số công ty sử dụng nhiều công nhân miền Trung, tiểu bang New York.Năm 1930, ông bắt đầu mở hãng “Toyo Carrier and Samsung Applications” Hàn Quốc Nhật Bản C arrier thiết kế máy lạnh với máy nén ly tâm, môi chất dicloetylen diclometan.Ban đầu, hai môi chất tạm thời đáp ứng số yêu cầu đề trình phát triển, kỹ thuật điều hịa khơng khí thúc đẩy ngành khác phát triển, đặc biệt ngành cơng nghiệp hóa chất tìm kiếm mơi chất lạnh Hãng Carrier phát triển máy lạnh Ejector để điều hịa khơng khí cho tàu hỏa nguồn lấy trực tiếp từ đầu tàu, chương trình khơng đạt kết ngày đầu máy nước bị thay đầu máy diesel đầu máy chạy điện  Từ đây, ông người đầu xây dựng sở lý thuyết phát minh, sáng chế, thiết kế chế tạo thiết bị hệ thống điều hịa khơng khí Ơng cống hiến trọn đời cho ngành điều hịa khơng khí trở thành “ ơng tổ vĩ đại ngành điều hịa khơng khí” Năm Nhân vật Sự kiện 1758 John Hedley Phát trình làm lạnh từ bay & Franklin 1820 Michael Nén hóa lỏng khí Amoniac Faraday 1830 John Gorrie Thổi khơng khí lạnh để làm mát bệnh nhân, ý tưởng chế tạo máy điều hòa 1851 James Chế tạo thành công máy tạo băng Harrison 1881 1902 1906 Hải Quân Hệ thống dùng nước đá để làm mát tổng Hoa Kỳ thống James Garflield Willis Chế tạo máy điều hòa Carrier giới Stuart Đặt tên q trình “Điều hịa khơng khí” Cramer 1914 1928 1931 Charles Người sở hữu máy điều hòa Gates nhà riêng Thomas Chế tạo thành công chất sinh hàn Freon Midfley, Jr (CFC) H.H Schultz Chế tạo máy điều hịa có kích & thước nhỏ gọn J.Q Sherman 1939- Công nghệ làm lạnh phục vụ Chiến tranh 1945 giới thứ 1953 Hơn triệu máy điều hòa dân dụng bán khắp nơi nước Mỹ 1957 Heinrich Chế tạo thành công máy nén khí ly tâm Krigar 1969 Nell Đi mặt trăng với đồ có trang bị Armstrong & máy điều hòa Buzz Aldrin 1987 Liên Hiệp Ban hành nghị định thư Montreal nhằm Quốc cắt giảm sử dụng CFC Bảng 1.1 – Tóm tắt cột mốc lịch sử quan trọng phát triển điều hòa khơng khí giới 1.1.1.2Ý nghĩa mục đích điều hịa khơng khí Ngồi việc điều hịa tiện nghi cho phịng có người nhà ở, nhà hàng, nhà hát, rạp chiếu phim, hội trường, phòng họp, khách sạn, trường học, văn phịng,…thì điều hịa cơng nghệ công nhận bao gồm nhiều lĩnh vực sợi dệt, thuốc lá, in ấn, phim ảnh, dược liệu, đồ da, quang học, điện tử, khí loạt phịng thí nghiệm khác nhau…Ví dụ điều hòa giếng mỏ phát triển mạnh nhờ mà đảm bảo sức khỏe nâng cao hiệu suất lao động công nhân mỏ Không có nơng nghiệp cơng nghiệp, điều hịa cịn dần trở nên phổ biến ngành giao thông đường bộ, đường thủy, đường sắt hàng không, … Đối với ngành đường sắt:  Năm 1884, cơng ty đường sắt Baltimore – Ohio có toa tàu điều hòa nước đá  Đến năm 1929 toa tàu điều hòa máy lạnh ammoniac  Năm 1930, sử dụng máy lạnh metylclorid  24 – – 1931, đoàn tàu điều hịa khơng khí tồn chạy đoạn New York – Washington vào hoạt động  Từ năm 1932, tồn hệ thống điều hịa khơng khí chuyển sang sử dụng mơi chất Freon R12 Hình 1.3 - Koan Maru tàu thủy trang bị hệ thống điều hịa khơng khí Việc điều hòa máy bay (buồng lái) trở nên quan trọng.Tốc độ máy bay cao buồng lái nóng.Tuy độ cao lớn, khơng khí lạnh khơng khí đập vào vỏ ngồi từ động biến thành nhiệt làm cho máy bay bị bao trùm vởi lớp khơng khí nóng.Hơn nữa, phải đảm bảo áp suất khoang nên phải nén khơng khỉ lỗng bên ngồi để cung cấp cho khoang, làm tăng nhiệt độ cho khoang.Trên máy bay thường có hệ thống nén khí turbin để cung cấp khí nén cho cơng phản lực nên chu trình lạnh nén khí để điều hịa khơng khí phù hợp, cần trang bị thêm máy giãn nở turbin 1.1.2 Đôi nét hệ thống ĐHKK VRV 1.1.2.1Khái niệm chung hệ thống ĐHKK VRV Hệ thống điều hịa khơng khí tập hợp máy móc, thiết bị, dụng cụ, …để tiếng hành q trình xử lý khơng khí sưởi ấm, làm lạnh, khử ẩm, gia ẩm,…điều chỉnh khống chế trì thơng số khí hậu nhà nhiệt độ, độ ẩm, độ sạch, khí tươi, tuần hồn phân khối khơng khí phịng nhằm đáp ứng nhu cầu tiện nghi công nghệ VRV kiểu máy điều hòa đặc biệt Daikin, điều chỉnh suất lạnh máy biến tần (tần số dòng điện).VRV air conditioner máy điều hịa gồm cụm dàn nóng nhiều cụm dành lạnh (16 lớn 32) hãng Daikin với đặc điểm sau.Theo cách điều chỉnh suất lạnh đóng ngắt máy nén điều chỉnh vô cấp tốc độ qua máy biến tần phân hệ thống lưu lượng môi chất không đổi hệ thống lưu lượng môi chất thay đổi (VRV – Variable Refrigerant Volume) Tổ hợp ngưng tụ (dàn nóng) có máy nén có máy nén điều chỉnh suất lạnh theo kiểu ON – OF lại điều chỉnh bậc theo máy biến tần nên số bậc điều chỉnh từ % (đóng) 100% (hoàn toàn mở) gồm 21 bậc, đảm bảo lượng tiết kiệm hiệu Hình 1.4: Máy điều hịa Casstle âm trần Các thơng số vi khí hậu khống chế phù hợp với nhu cầu vùng Các máy VRV có dãy cơng suất kết hợp lắp ghép với thành mạng đáp ứng nhu cầu suất lạnh khác từ nhỏ (7KW) đến hàng ngàn KW cho nhà cao tầng hàng trăm mét với hàng ngàn phòng đa chức VRV giải tốt vấn đề thu hồi dầu máy nén nên dàn nóng đặt cao dàn lạnh đến 50m dàn lạnh đặt cách cao tới 15m, đường ống dẫn mơi chất lạnh từ dàn nóng đến dàn lạnh xa tới 100m, Ngồi đường ống kéo dài thêm 60m kể từ nhánh rẻ đầu tiên, tạo điều kiện cho việc bố trí máy dễ dàng nhà cao tầng, văn phòng, khách sạn… Do đường ống dẫn gas dài, suất lạnh giảm nên người ta dùng máy biến tần đđiều chỉnh suất lạnh nhờ máy biến tần mà hệ số làm lạnh khơng cải thiện mà cịn vượt nhiều hệ thống khác Ngồi chi tiết lắp ghép có độ tin cậy cao 1.1.2.2Phân loại hệ thống Việc phân loại hệ thống điều hịa khơng khí phức tạp chúng đa dạng phong phú, để đáp ứng nhiều ứng dụng cụ thể cho hầu hết ngành kinh tế Tuy nhiên, với hệ thống VRV phân chia thành loại sau: Hệ thống điều hòa trung tâm VRV casstle âm trần: dịng điều hịa thiết kế với chìm phịng gắn nhiều vị trí tường, trần, cửa vào, …Đặc điểm hệ thống điều hịa có hệ thống nước thải bơm tự động nên lắp không cần xử lý độ dốc Gió tạo từ hướng thổi trịng 360 độ, cho mát rộng khắp khơng gian cần điều hòa.Đặc điểm hệ thống là:  Với giá hợp lý, thiết kế âm trần nên tiết kiệm nhiều không gian lắp đặt Vận hành tương đối dễ dàng  Khử ẩm, khử bụi tốt nên thích hợp với khơng gian cần độ yên tĩnh cao  Lưu lượng gió lớn đa hướng nên phù hợp với nơi tập trung đông người trường học, nhà hàng, vũ trường, văn phịng, … Hình 1.5: Máy điều hịa VRV âm trần nối ống gió Hệ thống điều hịa trung tâm VRV âm trần nối ống gió: hoạt động theo chế thổi khí lạnh cho ống gió, lắp đặt trần trần để thiết bị khơng lộ ngồi, với đặc điểm ưu điểm  Thiết kế giấu trần, giúp bảo vệ phận thiết bị tránh tiếp xúc với mơi trường bên ngồi khơng chiếm nhiều diện tích khơng gian phịng, tăng tính thẩm mĩ cho khơng gian cần điều hịa  Có thể làm mát khơng khí phịng rộng nhiều phịng lúc, dựa vào kết nối với hệ thống ống gió trực tiếp vào điều hịa  Tạo khơng khí thơng mát so với điều hịa thơng thường Hệ thống điều hòa trung tâm VRV đặt sàn: dạng tủ đứng đặt sàn loại thổi trực tiếp Điều hịa hiệu cho cơng trình nhiều máy phù hợp với cơng trình.Việc lắp đặt bố trí máy gần tường nên không gây ảnh hưởng đến cơng trình, có thay đổi vị trí Hình 1.6: Máy điều hịa VRV đặt sàn Hệ thống điều hòa trung tâm VRV treo tường: Đặc điểm  Có khả thay đổi đặc tính, tính chất ban đầu (nhiệt độ, độ ẩm) khơng khí sang điều kiện tốt Hình 1.7: Máy điều hòa VRV treo tường  Phân phối lượng khơng khí đến khơng gian định, nhằm tạo cảm giác thoải mái nhiệt độ chất lượng khơng khí cho khơng gian cần điều hịa Hệ thống điều hòa trung tâm VRV áp trần nối ống gió: Đây dịng điều hịa dùng cho thương mại với dàn lạnh áp trần lắp đặt áp sát vào bề mặt trần, khác với hai loại âm trần giấu trần Với đặc điểm ưu điểm cụ thể là:  Phân phối khơng khí dễ dàng khắp phịng khơng có tượng nhỏ nước bị chảy nước  Lắp đặt dễ dàng, thiết kế gọn Hình 1.8: Máy điều hịa VRV áp trần nối ống gió gàng tinh tế, góc cạnh tinh tế nên mang tính thẩm mĩ cao cho khơng gian cần điều hòa  Hoạt động êm với độ ồn thấp, bảo dưỡng dễ dàng trang bị cơng nghệ tự kiểm tra lỗi kỹ thuật dễ dàng đơn giản  Hệ thống với nhiều loại dàn lạnh đa dạng phong phú, phù hợp cho nhiều không gian khác  Với ba chế độ tác động đến khơng gian cần điều hịa: o Chế độ cánh đảo tự động, với gió thổi rộng giúp phân tán lượng khí xung quanh nhanh chóng, tạo luồng khí mạnh khơng gây tiếng ồn o Chế độ tùy chọn cảm biến nhiệt độ nên người dùng chọn cảm biến có dây hay không dây o Chế độ lọc vi khuẩn nấm, mốc đươc nâng cấp cải tiến đại 1.1.2.3 Cấu tạo nguyên lý làm việc Với thiết bị: dàn nóng, dàn lạnh, hệ thống đường ống dẫn phụ kiện – Dàn nóng: dàn nóng dàn trao đổi nhiệt lớn ống đồng, cánh nhơm có bố trí quạt hướng trục Mơ tơ máy nén thiết bị phụ hệ thống làm lạnh đặt dàn nóng Máy nén lạnh thường loại máy ly tâm dạng xoắn ống gió mềm – Dàn lạnh: Dàn lạnh có nhiều chủng loại dàn lạnh máy điều hòa rời Một dàn nóng lắp khơng cố định với số dàn lạnh đó, miễn tổng cơng suất dàn lạnh dao động khoảng từ 50 ÷ 130% cơng suất dàn nóng Nói chung hệ VRV có số dàn lạnh khoảng từ đến 16 dàn Hiện có số hãng giới thiệu chủng loại máy có số dàn nhiều Trong hệ thống có nhiều dàn lạnh kiểu dạng công suất khác Các dàn lạnh hoạt động hồn tồn độc lập thơng qua điều khiển.Khi số lượng dàn lạnh hệ thống hoạt động giảm hệ thống tự động điều chỉnh cơng suất cách tương ứng – Các dàn lạnh điều khiển Remote điều khiển theo nhóm thống cửa gió – Nối dàn nóng dàn lạnh hệ thống ống đồng dây điện điều khiển Ống đồng hệ thống có kích cỡ lớn máy điều hịa rời.Hệ thống ống đồng nối với chi tiết ghép nối chuyên dụng gọi REFNET tiện lợi – Hệ thống có trang bị điều khiển tỷ tích vi (PID) để điều khiển nhiệt độ phịng lọc bụi – Hệ có hai nhóm đảo từ điều tần (Inverter) hồi nhiệt (Heat recovery) Máy điều hồ VRV kiểu hồi nhiệt làm việc chế độ sưởi nóng làm lạnh 1.1.2.3Ưu điểm nhược điểm a) Ưu điểm Với thiết kế lắp đặt vị trí “giấu kín”, đồng thời dàn lạnh đa dạng nên mang lại tính thẩm mỹ cao cho khơng gian sử dụng Tiêu thụ điện năng, giảm chi phí vận hành, máy chạy ổn định bị ảnh hưởng nhiệt độ bên nhờ hệ thống giải nhiệt nước, tuổi thọ lâu dài độ bền cao Ngoài ra, cịn kết hợp việc làm lạnh sưởi ấm hệ thống theo kiểu bơm nhiệt hay thu hồi nhiệt, mang lại hiệu cao Một dàn nóng kèm với nhiều dàn lạnh với giải công suất rộng, nên tùy theo nhu cầu sử dụng cơng trình mà ta chọn máy có cơng suất phù hợp b) Nhược điểm