(Tiểu luận) bài tập môn hệ thống vận chuyển cung cấp không khí tìm hiểu , thiết kế hệ thống cung cấp gió tươi

VIỆN KH&CN NHIỆT – LẠNH ********** BÀI TẬP MÔN : HỆ THỐNG VẬN CHUYỂN CUNG CẤP KHƠNG KHÍ Giáo viên hướng dẫn : Ths.Vũ Tuấn Anh Ths.Hồ Hữu Phùng SVTH Trịnh Thanh Bình MSSV 20150301 Lớp Kỹ thuật nhiệt 03 – K60 Nhóm 01 Mã lớp học 109280 Hà Nội, tháng năm 2019 h LỜI NÓI ĐẦU Hệ thống vận chuyển cung cấp khơng khí mơn học quan trọng sinh viên Học phần tương đương hai tín thuộc tín đăng kí tự chuyên ngành kiến thức mà môn học mang đến vơ ý nghĩa có ích Sau học kết thúc môn học , cá nhân em tích lũy cho kiến thức hệ thống HVAC , nguyên lý hoạt động ứng dụng rộng rãi chúng , phục vụ cho việc làm đồ án tốt nghiệp mà kiến thức hữu ích phục vụ cho việc làm tương lai Em xin gửi lời cảm ơn sâu sắc đến thầy Phùng thầy Tuấn Anh tận tình giúp đỡ em nói riêng bạn nói chung trình giảng dạy Em xin chân thành cảm ơn ! h MỤC LỤC LỜI NÓI ĐẦU Chương : Tìm hiểu , thiết kế hệ thống cung cấp gió tươi Tổng quan cơng trình Tổng quan hệ thống cung cấp gió tươi 10 2.1 Các tiêu chuẩn thiết kế 10 2.2 Các giải pháp thiết kế 11 2.2.1 Phân loại theo hướng chuyển động dòng 11 2.2.2 Phân loại theo phương pháp tổ chức 11 2.2.3 Theo động lực tạo gió 11 2.2.4 Theo mục đích 12 Tính tốn thiết kế hệ thống 12 3.1 Lựa chọn giải pháp thiết kế 12 3.2 Trình bày phương án thiết kế 12 3.3 Sơ đồ nguyên lí sơ đồ mặt điển hìnhError! Bookmark not defined Chương : Tìm hiểu , thiết kế hệ thống tăng áp cầu thang 16 Tổng quan hệ thống tăng áp cầu thang 16 1.1 Những mục đích tăng áp cầu thang 16 h 1.2 Nguyên lí hệ thống tăng áp cầu thang 16 1.3 Điều khiển 17 1.4 Hoạt động 17 Những tiêu chuẩn an toàn cháy 18 Tính tốn thiết kế hệ thống 21 3.1 Tính tốn lưu lượng 21 3.2 Tính tốn đường ống 22 3.3 Tính chọn quạt 24 3.4 Sơ đồ nguyên lí sơ đồ mặt điển hìnhError! Bookmark not defined Chương : Tìm hiểu thiết kế hệ thống hút khói hành lang 26 Khái niệm 26 1.1 Những mục tiêu hệ thống hút khói hành lang 27 1.2 Cấu tạo hệ thống hút khói hành lang 28 1.3 Nguyên lí hoạt động hệ thống hút khói hành lang 28 1.4 Quá trình điều khiển hệ thống hút khói hành lang 29 2.Tính tốn thiết kế hệ thống hút khói hành lang cho tịa nhà 29 2.1 Lưu lượng khói cần hút cho tầng có cửa từ hành lang vào cầu thang 29 2.2 Lưu lượng khí thâm nhập thêm qua van hút khói trạng thái đóng 31 2.3 Lưu lượng rị rỉ thâm nhập qua đường ống 31 h 2.4 Tính cột áp quạt 31 2.5 Chọn quạt 32 2.6 Sơ đồ nguyên lý sơ đồ mặt bắng điển hình 33 Chương : Tìm hiểu thiết kế hệ thống thơng gió tầng hầm 34 1.Giới thiệu hệ thống thơng gió tầng hầm 34 1.1 Thơng gió sử dụng đường ống gió: 34 1.2 Thơng gió khơng sử dụng đường ống gió: 35 Các tiêu chuẩn áp dụng 36 2.1 TCVN 5687:2010 36 2.2 Singapore CP13:1999 36 Tính tốn thiết kế thơng gió tầng hầm 37 3.1 Tính tốn lưu lượng 37 3.2 Tính tốn kích thước tổn thất áp suất 37 Tính chọn quạt 40 Sơ đồ nguyên lí mặt Error! Bookmark not defined Chương 5: Tính tốn thiết kế hệ thống hút mùi 43 Tìm hiểu chung 43 1.1 Mục đích việc hút mùi 43 1.2 Cấu tạo hệ thống hút mùi 43 Các tiêu chuẩn áp dụng 43 h Tính tốn thiết kế hệ thống 45 3.1.Tính lưu lượng quạt hút kích thước ống cho nhà vệ sinh 45 3.2 Tính lưu lượng quạt hút kích thước ống cho bếp 46 3.3 Tính lưu lượng quạt hút kích thước ống cho phịng chứa rác 47 Tổng kết 48 Tính tốn tổn thất chọn quạt 49 5.1 Quạt WC: 49 5.2 Quạt phòng rác 51 5.3 Quạt hút bếp 52 Sơ đồ bố trí hệ thống 52 Chương 6: Tính toán thiết kế hệ thống sử dụng AHU kết hợp thu hồi nhiệt 53 Tìm hiểu chung 53 1.1 Tìm hiểu AHU 53 1.2 Ứng dụng 53 1.3 Phân loại: 54 1.4 Nguyên lý hoạt động chung AHU: 54 Tìm hiểu hệ thống CAV System – Hệ thống có lưu lượng khơng đổi 54 2.1.Khái niệm: 54 2.2 Phân loại 55 Tìm hiểu hệ thống VAV System – Hệ thống lưu lượng thay đổi: 56 h 3.1 Khái niệm: 56 3.2 Nguyên lý hoạt động VAV box: 57 Hồi nhiệt hệ thống thơng gió: 58 4.1 Khái niệm 58 4.2 Các phương án hồi nhiệt 59 4.3 Các thiết bị hồi nhiệt: 59 Tính tốn thiết kế: 61 5.1 Giới thiệu tổng quan cơng trình: 61 5.2 Lựa chọn phương án thiết kế cho cơng trình: 62 5.3 Bản vẽ bố trí hệ thống 62 h Chương : Tìm hiểu , thiết kế hệ thống cung cấp gió tươi Tổng quan cơng trình • Khu nhà Xã hội The Vesta bao gồm 05 nhóm nhà cao tầng CT1, CT2, CT3, CT4 CT5 • Tịa CT2 thiết kế cao 25 tầng có thang máy gồm: ➢ 01 Tầng hầm ➢ Tầng 1-2 : thương mại dịch vụ, sinh hoạt cộng đồng ➢ Tầng 3- 25 : hộ chung cư ➢ Tầng kỹ thuật: tầng ➢ Tầng mái • Diện tích hộ từ: 48,2m2 - 68,1m2 • Tổng số hộ: 1902 hộ h h Tổng quan hệ thống cung cấp gió tươi Quá trình thiết kế hệ thống thơng gió cấp khí tươi thực chất q trình thay đổi khơng khí phịng nhiễm khơng khí bên ngồi trời qua xử lý Vì q trình sản xuất sinh hoạt người không gian điều hoà thường sinh chất độc hại nhiệt thừa, ẩm thừa làm cho thông số khí hậu thay đổi, mặt khác nồng độ ôxi cần thiết cho người giảm, sinh mệt mỏi ảnh hưởng lâu dài sức khoẻ Vì cần thiết phải thải khơng khí bị nhiễm (bởi chất độc hại nhiệt) bên ngồi, đồng thời thay vào khơng khí xử lý, khơng có chất độc hại, có nhiệt độ phù hợp lượng ơxi đảm bảo Q trình gọi thơng gió cấp khí tươi Đa số văn phịng sử dụng điều hịa khơng gian hoạt động tương đối kín gần khơng có trao đổi gió tự nhiên.Với số văn phịng có mặt trước kiếng cịn lại giáp với tịa nhà khác việc tạo không gian thoải mái sử dụng điều hịa khơng khả thi Một số khách hàng tư vấn thiết kế hệ thống cấp gió tươi cho văn phịng bảo khơng cần thiết nghĩ thân điều hịa thổi lạnh khơng cần thiết phải cấp gió tươi vào nữa.Đó suy nghĩ sai lầm hệ thống điều hòa trao đổi lượng hoạt động ,lượng khơng khí phịng tuần hồn làm lạnh thơng qua dàn lạnh.Vì khơng gian điều hịa kín lượng khí O2 dần Co2 tăng lên người trao đổi khí Chưa tính mùi , vi khuẩn người mang vào tuần hồn khơng gian kín qua thời gian vi khuẩn sinh sôi nhanh Điều lý giải người phòng bị cảm cúm chắn phịng bị lây Để tạo môi trường làm việc thoải mái tránh nguy tiềm ẩn, hệ thống điều hịa khơng khí cần thiết phải có hệ thống thơng gió 2.1 Các tiêu chuẩn thiết kế • Theo tiêu chuẩn việt nam TCVN lượng khí tươi cần cung cấp tối thiểu cho người 20 m3/h • Phụ lục F (Quy định): Tiêu chuẩn khơng khí ngồi (gió tươi) theo u cầu vệ sinh cho phòng ĐHKK tiện nghi khách sạn, nhà nghỉ, cửa hàng,… h Đối với từ tầng đến tầng ,do đặc thù mặt khác nên ta chia riêng trục kĩ thuật Quạt đặt tầng kĩ thuật nằm tầng tầng Ta có bảng tính tốn Excel sau: Trục Loại SL WC WC Bếp Bếp WC Bếp 2 Trục Loại SL Bội số TH WC WC Bếp Bếp WC 2 10 10 20 20 10 tầng tầng 250x200 200x100 200x150 150x100 200x100 200x200 200x100 V (m3) 20 20 5.5 5.5 20 Lưu lượng (m3/h) 600 400 110 220 400 Q (l/s) Q tổng (m3/h) 166.66667 111.11111 30.555556 61.111111 141.66667 600 400 110 220 510 Tính tốn tổn thất chọn quạt 5.1 Quạt WC: Duct (Rectangular) Pyramidal Transition Duct (Rectangular) Pyramidal Transition Duct (Rectangular) Pyramidal Transition Duct (Rectangular) Pyramidal Transition Duct (Rectangular) CUA HUT GIO ONG MEM 1118 1118 923 923 632 632 340 340 146 8000 8000 pa/m 0.837 1.01 1.026 0.929 1.305 m/s 5.974 5.974 6.146 6.146 5.64 5.64 4.664 4.664 4.348 h Coeff 0.1 0.1 0.11 0.12 Size1 Size2 Per Item Loss 400 500 16.74 119.18 400 500 2.148 400 400 20.2 400 400 2.274 400 300 18.468 400 300 2.107 400 200 11.148 400 200 1.572 400 100 6.525 30 Với lưu lượng 1118,05 l/s cột áp ta chọn quạt sau : h 5.2 Quạt phòng rác Item2 Flow Duct (Rectangular) 486 Pyramidal Transition 486 Duct (Rectangular) 292 Pyramidal Transition 292 Duct (Rectangular) 195 Pyramidal Transition 195 Duct (Rectangular) 98 CUA HUT GIO 8000 Friction Velocity Loss Duct Size Loss Total pa/m m/s Coeff Size1 Size2 Per Item Loss 0.863 4.939 350 300 34.52 130.13 4.939 0.11 350 300 1.616 0.948 4.531 350 200 14.22 4.531 0.1 350 200 1.236 0.963 4.134 350 150 19.26 4.134 0.11 350 150 1.132 0.815 3.272 350 100 8.15 50 Với lưu lượng 486,11 l/s cột áp ta chọn quạt: h 5.3 Quạt hút bếp I tem2 Duct (Rectangular) Pyramidal Transition Duct (Rectangular) Pyramidal Transition Duct (Rectangular) Pyramidal Transition Duct (Rectangular) CUA HUT GIO ONG MEM Flow 702 702 611 611 366 366 122 8000 8000 Friction Velocity pa/m m/s 0.842 5.348 5.348 0.962 5.453 5.453 1.069 5.02 5.02 0.928 3.633 Loss Coeff 0.1 0.11 0.12 Duct Size Loss Total Size1 Size2 Per I tem Loss 400 350 14.314 116.02 400 350 1.722 400 300 24.05 400 300 1.969 400 200 26.725 400 200 1.82 400 100 7.424 30 Với lưu lượng 703 l/s cột áp ta chọn quạt: h Chương 6: Tính tốn thiết kế hệ thống sử dụng AHU kết hợp thu hồi nhiệt Tìm hiểu chung 1.1 Tìm hiểu AHU + AHU (tên đầy đủ Air Handling Unit – Khối xử lý không khí) thiết bị trao đổi nhiệt sử dụng hệ thống HVAC xưởng công nghiệp, nơi mà có u cầu cao phịng như: ngành dược phẩm, mỹ phẩm, công nghệ điện tử,….Ngày nay, hệ thống AHU phổ biến nhiều nhà thương mại, trung tâm thương mại lớn có hệ thống chiller trung tâm + Cơng suất AHU thường lớn (phân biệt với FCU), nhỏ khoảng 30kW 1.2 Ứng dụng h + Được sử dụng khu vực rộng lớn mang tính chất công cộng: sảnh lớn, xưởng sản xuất, + Xử lý sơ gió tươi để cấp vào tải hệ thống lạnh + AHU có số phân nhánh đặc biệt MAU – Makeup Air Unit, thị trường Việt Nam cịn có tên gọi PAU – Primary Air-handling Unit (Thiết bị xử lý không sơ cấp) RTU – Rooftop Unit 1.3 Phân loại: + AHU CAV: AHU có lưu lượng khơng thay đổi + AHU VAV: AHU có lưu lượng thay đổi + PAU: Primary Air Unit – Thiết bị xử lý khơng khí sơ cấp 1.4 Ngun lý hoạt động chung AHU: + Khi nhiệt độ phòng lớn so với nhiệt độ cài đặt => van ngã mở cho nước lạnh chảy qua dàn trao đổi nhiệt để trao đổi với khơng khí => nhiệt độ phịng thấp nhiệt độ cài đặt => van ngã đóng lại => nước lạnh chảy qua đường bypass để chiller + Khơng khí trước đưa vào AHU lọc, (TH đặc biệt cần có độ cao phải sử dụng lọc HEPA) Khơng khí qua lọc tiếp xúc với dàn trao đổi nhiệt để tạo khơng khí lạnh, quạt qua đường ống gió tới phịng sử dụng điều hồ Tìm hiểu hệ thống CAV System – Hệ thống có lưu lượng không đổi 2.1.Khái niệm: + Hệ thống CAV hệ thống có lưu lượng gió cấp khơng đổi nhiệt độ gió cấp thay đổi theo tải lạnh + Thông thường hệ thống CAV nhỏ phục vụ không gian (singlezone) + Tuy nhiên, biến thể khác CAV multizone hay hệ thống CAV sơ cấp phục vụ nhiều khu vực hay tòa nhà + Đơn giản, hiệu cho không gian (so với VAV) h 2.2 Phân loại CAV Singlezone: • Phục vụ khơng gian h • Ứng dụng cho cơng trình nhỏ, nhà ở, giảng đường, hội trường, nhà hàng,… ( khu vực điều hịa thơng gió khu vực) • Khơng thể cung cấp mức nhiệt độ khác cho cá khu vực khác • Đơn giản, hiệu quả, giá thành thấp CAV Multizone: • Phục vụ nhiều khơng gian khác • Ứng dụng cho văn phịng lớn chia nhiều khơng gian • Tốn nhiều lượng cho việc điều chỉnh nhiệt độ • Đơn giản tiêu tốn lượng Tìm hiểu hệ thống VAV System – Hệ thống lưu lượng thay đổi: 3.1 Khái niệm: + Khác với hệ thống CAV, VAV hệ thống cung cấp lưu lượng khơng khí thay đổi với nhiệt độ khơng đổi + Điều chỉnh nhiệt độ xác, tiết kiệm lượng ( so với CAV) nhờ VAV box h 3.2 Nguyên lý hoạt động VAV box: Do phần nói nguyên lý hoạt động chung AHU nên phần giới thiệu VAV box Sự liên động thiết bị : + VAV chạy AHU chạy + Bộ điều khiển AHU liên động với VAV Nguyên lý hoạt động VAV + Van gió Floating hộp VAV điều khiển dựa vào Δt= tsp-tphòng ( độ chênh nhiệt độ đặt nhiệt độ phòng.) + Khi dừng : có lưu lượng gió định qua hộp VAV ( khoảng 10% tổng lưu lượng qua VAV lúc thường) > cần trì khơng gian điều hịa giá trị nhiệt độ đó, khơng để cân với trạng thái khơng khí ngồi trời h + Hệ thống VAV điều khiển cảm biến , cảm biến nhiệt độ đặt khơng gian cần điều hịa để so sánh nhiệt độ phòng nhiệt độ cài đặt Khi có thay đổi cảm biến nhiệt độ xuất tín hiệu điện 0,2 – 10 VDC để điều khiển damper đóng mở tiết diện miệng gió mà lưu lượng gió thay đổi để đảm bảo tải hành + Ngồi VAV cịn trang bị cảm biến áp suất vi sai , damper đóng mở bớt tiết diện miệng gió lưu lượng thay đổi dẫn đến áp suất tĩnh hệ thống thay đổi Cảm biến áp suất so sánh thay đổi áp suất lưu lượng gió trước tới quạt (dịng khí thứ cấp ) áp suất tĩnh đường ống từ xuất tín hiệu điện đến biến tần VSD (variable speed drive)trong AHU để điều chỉnh tốc độ quạt cho áp suất tĩnh ống tương ứng với lưu lượng gió lúc mà tiết kiệm lượng Hồi nhiệt hệ thống thơng gió: 4.1 Khái niệm h + Thiết bị thơng gió thu hồi nhiệt nhằm thu hồi lượng nhiệt mất, tiết kiệm tối đa lượng sử dụng + Hệ thống HRV (Heat Recovery Ventilation) thu hồi nhiệt từ gió thải chuyển cho gió cấp + Hệ thống ERV (Energy Recovery Ventilation), giống với HRV thu hồi thêm nhiệt ẩn => kiểm soát độ ẩm kk vào 4.2 Các phương án hồi nhiệt Hồi nhiệt toàn phần • Thải tồn khơng khí hồi nhiệt với phần gió tươi cấp vào • Tiêu tốn lượng tiết kiệm phương án không hồi nhiệt • Chỉ sử dụng cho cơng trình đặc biệt Hồi nhiệt phần • Thải phần khơng khí khơng gian điều hịa hồi nhiệt với gió tươi cấp vào • Tiết kiệm so với khơng hồi nhiệt • Sử dụng cho hầu hết ứng dụng khác 4.3 Các thiết bị hồi nhiệt: + Thiết bị trao đổi nhiệt dạng tấm: chủ yếu dịng nhiệt từ gió thải cho gió cấp Cấu trúc thiết bị gồm nhiều ghép lại với để tạo hai dịng gió riêng biệt Vật liệu khác nhôm, polyme, giấy…Loại cho hiệu suất trao đổi nhiệt không cao, giá thành thấp, khơng bị lẫn khí q trình trao đổi với đặt điểm không cần cung cấp điện cho trình hoạt động h + Bánh xe hồi nhiệt: chuyển đổi nhiệt ẩn nhiệt từ dịng khí thải cho dịng khí cấp vào hệ thống, tốc độ quay bánh xe khoảng 15-35 vịng/phút cho phép gió tươi vào nửa phần gió thải nửa phần dưới, lượng nhiệt ẩn chuyển đổi dạng chuyển đổi ẩm mà khơng có bốc (chuyển pha) trình chuyển đổi lượng + Run around coil: Dùng bơm để bơm nước chạy vịng quanh hệ thống, gió phần gió thải trao đổi với giàn coil để làm lạnh nước sau bơm bơm xuống bên để trao đổi với gió nóng giàn bên Hệ thống trao đổi nhiệt hiện, khơng có hịa trộn gió tươi gió thải Có thể dung dung dịch gycol hay nước muối h + Heat pipe: Qúa trình trao đổi nhiệt bay ngưng tụ môi chất lạnh thông thường sử dụng R134a Trong cấu trúc heat pipe thành phần quan trong ống “wick structure”, dạng ống mao nhằm thay đổi trạng thái môi chất hệ thống heat pipe Hệ thống đạt hiệu suất 60 -70% tùy thuộc vào kích thước, vận tốc qua giàn Tính tốn thiết kế: 5.1 Giới thiệu tổng quan cơng trình: + Cơng trình nhà xưởng rộng 2200m2 , cao 8,3 m + Vị trí Bắc Giang h + Ứng dụng: Xưởng may 5.2 Lựa chọn phương án thiết kế cho cơng trình: + Đối với cơng trình nhà xưởng , làm việc liên tục ngày nên phải đóng ngắt đảm bảo cơng suất lạnh + Do cơng trình nhà xưởng nên diện tích rơng dãi , nên ta xây dựng phịng kĩ thuật để đặt thiết bị AHU lắp đặt Các thiết bị khác chiller ta đặt sau xưởng ( nhà xưởng có độ ồn cao nên ảnh hưởng từ độ ồn hệ thống không đáng kể) h h