Bài giảng thiết kế sơ bộ hệ thống điều hòa không khí

UBND THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH TRƯỜNG CAO ĐẲNG LÝ TỰ TRỌNG TP HỒ CHÍ MINH KHOA NHIỆT LẠNH BÀI GIẢNG THIẾT KẾ SƠ BỘ HỆ THỐNG ĐHKK Giáo viên: ThS Hồng Văn Viết Lớp: 19C1-CNL1 Khố: 19 Năm học: 2020-2021 TP.HCM, tháng 11 năm 2020 THIẾT KẾ SƠ BỘ HỆ THỐNG ĐHKK Số tiết học: 30 tiết kéo dài 15 tuần (2 tiết/tuần) Đánh giá (20%) Thi học kỳ (20%) Thi cuối học kỳ (60%) Email: hoangvanviethd@gmail.com Sdt: 0937.911.988 Tài liệu tham khảo [1] GS TS Lê Chí Hiệp, Giáo trình Điều hịa khơng khí, NXB ĐHQG TPHCM, 2010 [2] TS Nguyễn Thanh Hào, Thiết kế hệ thống thơng gió điều hịa khơng khí, NXB ĐHQG TPHCM, 2011 [3] Bùi Hải, Tính tốn thiết kế thiết bị trao đổi nhiệt, NXB Giao thông vận tải Hà Nội, 2002 [4] PGS TS Võ Chí Chính, Giáo trình Điều hịa khơng khí, NXB Khoa học kỹ thuật Hà Nội, [5] G S TS Nguyễn Đức Lợi, Hướng dẫn thiết kế hệ thống lạnh, NXB ĐHQG TPHCM, 2011 [6] TCVN 5687: 2010 Thơng gió – Điều hịa khơng khí – Tiêu chuẩn thiết kế [7] TCVN 9359: 2012 Nền nhà chống nồm – Thiết kế thi công [8] Catalog VRV IV Daikin Hệ thống ĐHKK: - Hệ thống ĐHKK trung tâm VRV (VRF) - Hệ thống ĐHKK trung tâm làm lạnh nước Water Chiller Hệ thống điều hòa trung tâm hệ thống gồm hay nhiều máy trung tâm phối hợp thành hệ thống tổng thể phân phối lạnh cho toàn khu vực nhà Hệ thống ĐHKK trung tâm VRV (VRF) Điều hòa trung tâm - VRV (Variable Refrigerant Volume): Tên gọi hang Daikin - VRF (Variable Refrigerant Flow): Tên gọi hãng khác để phân biệt với Daikin Hệ thống ĐHKK trung tâm VRV (VRF) Hệ thống điều hòa VRV phân thành loại bao gồm : - Hệ thống điều hòa trung tâm VRV castle âm trần - Hệ thống điều hòa trung tâm VRV âm trần nối ống gió - Hệ thống điều hịa trung tâm VRV đặt sàn - Hệ thống điều hòa trung tâm VRV treo tường Hệ thống ĐHKK trung tâm VRV (VRF) Hệ thống điều hịa VRV có ưu điểm sau: + Tiết kiệm không gian lăp đặt mang lại tính thẩm mỹ cao; + Chi tiết lắp ghép có độ tin cậy, tuổi thọ cao; + Hệ thống điều hịa VRV có khả hạn chế tiếng ồn chống bám bụi tốt Nên ứng dụng rộng rãi, kể khu vực đòi hỏi độ ồn thấp; + Quá trình lắp đặt đơn giản nhanh chóng Khơng q nhiều thời gian; + Vận hành êm Có thể tự vận hành năm mà khơng cần cơng nhân vận hành Ngồi cịn kết nối với trung tâm điều khiển tòa nhà, tạo điều kiện dễ dàng cho sữa chữa, bảo trì; + Giá mức phù hợp Hệ thống ĐHKK trung tâm VRV (VRF) Điều hòa VRV đời nhằm khắc phục nhược điểm dạng điều hòa dạng rời như: - Đường ống dẫn ga - Chênh lệch độ cao dàn lạnh dàn nóng - Cơng suất lạnh tăng đáng kể - Điều hịa trung tâm VRF có khả điều chỉnh lưu lượng mơi chất tuần hồn qua thay đổi cơng suất theo phụ tải bên Hệ thống ĐHKK trung tâm VRV (VRF) VRV có tổ hợp dàn nóng có từ máy nén trở lên, có máy điều chỉnh suất lạnh theo kiểu ON-OFF, lại điều chỉnh bậc theo máy biến tần, vậy, số bậc điều chỉnh dao động từ 0-100% gồm 21 bậc - Máy nén VRV lăp ghép với tạo nên mạng lưới đáp ứng nhu cầu suất lạnh từ 7kW đến hàng ngàn kW cho tòa nhà cao tầng với hàng trăm mét số lượng phịng lớn - VRV giải vấn đề thu hồi dầu máy nén, vậy, dàn nóng VRV đặt cao dàn lạnh tới 50m dàn lạnh cách xa tới 15m, đường ống dẫn môi chất lạnh từ dàn nóng tới dàn lạnh xa tới 100m Ngoài ra, nhánh rẽ đầu tiên, đường ống dài thêm 60m, tạo điều kiện cho việc bố trí máy lạnh dễ dàng tồ nhà cao tầng hay văn phịng khách sạn - Lưu lượng gió lớn nên phù hợp với không gian đông người như: rạp chiếu phim, trung tâm thương mại Hệ thống ĐHKK trung tâm làm lạnh nước Water Chiller Có loại hệ thống điều hịa trung tâm sau: - Hệ thống điều hịa trung tâm Chiller giải nhiệt gió - Hệ thống điều hòa trung tâm Chiller giải nhiệt nước 10 3.3 Tính tốn sơ đồ ĐHKK 3.3.2 Các hệ số đặc trưng sơ đồ tuần hồn khơng khí cấp biểu đồ t-d b) Hệ số nhiệt phòng RSHF (Room Sensible Heat Factor) Một phòng cần điều hịa khơng khí với điều kiện thiết kế t = 24oC, φ = 65% Biết RSH = 70kW, RLH = 15kW Xác định hệ số RSHF điểm B 64 3.3 Tính tốn sơ đồ ĐHKK 3.3.2 Các hệ số đặc trưng sơ đồ tuần hoàn khơng khí cấp biểu đồ t-d c) Hệ số nhiệt tổng (Grand Sensible Heat Factor) Hệ số nhiệt tổng tỷ số tổng nhiệt thừa nhiệt thừa Lưu ý có tính thành phần nhiệt nhiệt ẩn khơng khí ngồi trời chủ đơng đưa vào phịng gió lọt qua khe cửa vào phòng GSHF = TSH TSH + TLH -TSH: Tổng nhiệt thừa (Total Sensible Heat) (W) -TLH: Tổng nhiệt ẩn thừa (Total Latent Heat) (W) Đường HO biểu thị thay đổi trạng thái khơng khí qua thiết bị sử lý khơng khí 65 3.3 Tính tốn sơ đồ ĐHKK 3.3.2 Các hệ số đặc trưng sơ đồ tuần hồn khơng khí cấp biểu đồ t-d d) Hệ số vòng BF (Bypass Factor) Hệ số vòng tỷ số lượng khơng khí khơng qua dàn lạnh có qua dàn lạnh không trao đổi nhiệt ẩm so với tổng lượng khơng khí qua dàn: GH GH BF = = G GH + GS -GH: Lưu lượng không khí khơng qua dàn lạnh có qua dàn lạnh không TĐN ẩm (kg/s), lưu lượng trạng thái điểm hòa trộn H -GS: Lưu lượng khơng khí có trao đổi nhiệt ẩm (kg/s), lưu lượng đạt trạng thái O -G: Lưu lượng không khí tới dàn lạnh (kg/s) 66 3.3 Tính tốn sơ đồ ĐHKK 3.3.2 Các hệ số đặc trưng sơ đồ tuần hồn khơng khí cấp biểu đồ t-d d) Hệ số vòng BF (Bypass Factor) Phương trình cân lượng đầu thiết bị: GH I H + GS I S = G.I O  G.BF.I H + G.(1 − BF ).I S = G.I O  BF.I H + (1 − BF ).I S = I O Từ ta có: IO − I S BF = IH − IS Tương tự xác định được: BF = dO − d S dH − dS Và BF = tO − tS tH − tS 67 3.3 Tính tốn sơ đồ ĐHKK 3.3.2 Các hệ số đặc trưng sơ đồ tuần hồn khơng khí cấp biểu đồ t-d d) Hệ số vòng BF (Bypass Factor) Hệ số vịng phụ thuộc vào diện tích, cấu tạo tốc độ khơng khí qua dàn lạnh Dựa vào bảng 3.5 TL[1] để chọn hệ số vòng BF tính phụ tải lạnh Hệ số BF Đặc điểm trường hợp ứng dụng Loại không gian 0,3 ÷ 0,5 Tổng phụ tải nhỏ, thành phần nhiệt ẩn lớn Nhà 0,2 ÷ 0,3 Tổng phụ tải tương đối nhỏ, hệ số SHF bé Nhà ở, cửa hàng, phân xưởng nhỏ 0,1 ÷ 0,2 Các ứng dụng ĐHKK điển hình Cửa hàng, ngân hàng, phân xưởng 0,05 ÷ 0,1 Ứng dụng cho trường hợp có thành phần phụ tải nhiệt lớn cần lượng khơng khí tươi nhiều Văn phịng làm việc, cửa hàng, nhà hàng, phân xưởng ÷ 0,1 Bệnh viện, phịng Chỉ sử dụng khơng khí tươi 68 3.3 Tính toán sơ đồ ĐHKK 3.3.2 Các hệ số đặc trưng sơ đồ tuần hồn khơng khí cấp biểu đồ t-d d) Hệ số vòng BF (Bypass Factor) Dựa vào bảng 3.6 TL[1] để chọn hệ số vòng BF số dàn lạnh kiểu tiếp xúc theo số hàng dọc theo chiều chuyển động khơng khí mật độ cánh trao đổi nhiệt Số hàng ống Hệ số BF 315 cánh/m 550 cánh/m 0,42 ÷ 0,55 0,22 ÷ 0,38 0,27 ÷ 0,4 0,1 ÷ 0,23 0,12 ÷ 0,28 0,04 ÷ 0,14 0,08 ÷ 0,22 0,02 ÷ 0,09 0,05 ÷ 0,15 0,01 ÷ 0,05 0,02 ÷ 0,08 ÷ 0,02 69 3.3 Tính tốn sơ đồ ĐHKK 3.3.2 Các hệ số đặc trưng sơ đồ tuần hồn khơng khí cấp biểu đồ t-d e) Hệ số nhiệt hiệu dụng ESHF (Effective Sensible Heat Factor) Hệ số nhiệt hiệu dụng phòng tỷ số nhiệt hiệu dụng tổng nhiệt hiệu dụng: ESHF = ERSH ERSH = ERTH ERSH + ERLH -ERSH: Nhiệt hiệu dụng không gian cần điều hòa (Effective Room Sensible Heat) ERSH=RSH+BF.Q hN1 (W) -ERLH: Nhiệt ẩn hiệu dụng khơng gian cần điều hịa (Effective Room Latent Heat) ERLH=RLH+BF.Q aN1 (W) -ERTH: Nhiệt tổng hiệu dụng khơng gian cần điều hịa (Effective Room Total Heat) -QhN1 QaN1 : Nhiệt nhiệt ẩn khơng khí tươi chủ động mang vào (Nhiệt 70 khơng khí tươi nhả cho thiết bị xử lý) 3.3 Tính tốn sơ đồ ĐHKK 3.3.2 Các hệ số đặc trưng sơ đồ tuần hồn khơng khí cấp biểu đồ t-d e) Hệ số nhiệt hiệu dụng ESHF (Effective Sensible Heat Factor) Điểm S trạng thái khơng khí bão hịa, phần khơng khí tiếp xúc dàn lạnh 71 3.3 Tính tốn sơ đồ ĐHKK 3.3.3 Xác định nhiệt độ đọng sương thiết bị nhiệt độ khơng khí sau dàn lạnh a) Nhiệt độ đọng sương thiết bị Có thể xác định hai cách sau: Cách 1: Khi biết tT (℃), T (%) hệ số ESHF tra bảng 3.7 TL[1] nội suy ta tS Cách 2: Khi biết hệ số ESHF ta sử dụng công thức sau: ESHF =  d − ds  a + 2, 45   t − t s   - t, ts: nhiệt độ khơng khí khơng gian cần điều hịa nhiệt độ điểm sương (oC) - d, ds: độ chứa khơng khí khơng gian cần điều hịa độ chứa tương ứng với điểm đọng sương (g ẩm/kgkkk) 72 3.3 Tính tốn sơ đồ ĐHKK 3.3.3 Xác định nhiệt độ đọng sương thiết bị nhiệt độ không khí sau dàn lạnh b) Nhiệt độ khơng khí sau dàn lạnh Nhiệt độ khơng khí sau dàn lạnh tv = to xác định qua hệ số BF: tO − tS BF = tH − tS  tO = BF (t H − tS ) + tS (o C ) Nhiệt độ điêm hòa trộn tH xác định sau: GN t N + GT tT tH = G (o C ) - tN, tT Nhiệt độ trời nhiệt độ khơng gian cần điều hịa (oC) - GN, GT lưu lượng khơng khí tươi khơng khí tái tuần hồn (kg/s) 73 3.3 Tính toán sơ đồ ĐHKK 3.3.4 Xác định suất lạnh, lưu lượng khơng khí dàn lạnh Thực trình tự theo bước sau: Bước 1: - Xác định giá trị RSHF, GSHF ESHF - Xác định điểm N(tN, φN), T(tT, φT), G(24oC, 50%) Bước 2: Qua T kẻ đường thẳng song song với G - ESHF cắt  = 100% S, xác định điểm nhiệt độ đọng sương tS Bước 3: Qua S kẻ đường thẳng song song với G - GSHF cắt đường NT H, xác định điểm hòa trộn tH Khi bỏ qua tổn thất nhiệt từ quạt gió từ đường ống gió ta có O V điểm thổi vào khơng gian cần điều hịa 74 3.3 Tính tốn sơ đồ ĐHKK 3.3.5 Xác định suất lạnh, lưu lượng khơng khí dàn lạnh Bước 4: Kiểm tra điều kiện vệ sinh trạng thái khơng khí thổi vào phịng tV ≥ tT - a - Đối với hệ thống ĐHKK thổi từ lên a = 7oC - Đối với hệ thống ĐHKK thổi từ xuống a = 10oC Nếu điều kiện vệ sinh thỏa mãn, tiến hành xác định: + Lưu lượng khơng khí qua dàn lạnh: ERSH L= (l / s ) 1, ( tT − ts ) (1 − BF ) + Lưu lượng khối lượng không khí qua dàn lạnh: G = 0, 0012.L (kg / s) 75 3.3 Tính tốn sơ đồ ĐHKK 3.3.5 Xác định suất lạnh, lưu lượng khơng khí dàn lạnh + Năng suất lạnh thiết bị xử lý khơng khí: Qo = G ( I H − I O ) (kW) + Lưu lượng khơng khí thải tái tuần hoàn: LT = L − LN (l/ s) Với LN lưu lượng khơng khí tươi (l/s) 76 Ngày 20/01/2021 KIỂM TRA GIỮA KÌ Thời gian: 45 phút Khảo sát phịng làm việc TPHCM có mặt hứng nắng Đông Nam – Nam – Tây Nam, mặt hứng nắng có cửa sổ với kích thước phủ bì x m, khung làm gỗ Người ta dùng kính loại Calorex, màu xanh, dày 6mm để lắp cửa sổ bên có che Brella kiểu Hà Lan Biết tổng khối lượng bề mặt tạo nên khơng gian cần điều hịa tính m2 sàn nhà 500 kg/m2 sàn hệ thống hoạt động 16/24 Xác định: a) Lượng xạ mặt trời lớn xâm nhập vào phòng qua cửa sổ vào tháng 11 b) Thành phần xạ có tác động tức thời đến phụ tải hệ thống ĐHKK vào lúc 10 15 ngày tháng 11 77 Khảo sát phịng làm việc TPHCM có mặt hứng nắng Bắc – Đông Bắc – Đông, mặt hứng nắng có cửa sổ với kích thước phủ bì x 1.5 m, khung làm sắt Người ta dùng kính loại Calorex, màu xanh, dày 6mm để lắp cửa sổ bên có che Brella kiểu Hà Lan Biết tổng khối lượng bề mặt tạo nên khơng gian cần điều hịa tính m2 sàn nhà 700 kg/m2 sàn hệ thống hoạt động 12/24 Xác định: a) Lượng xạ mặt trời lớn xâm nhập vào phòng qua cửa sổ vào tháng 10 b) Thành phần xạ có tác động tức thời đến phụ tải hệ thống ĐHKK vào lúc 10 ngày tháng 10 78