Giải pháp cấp nước nóng trung tâm sử dụng bơm nhiệt và năng lượng mặt trời cho khách sạn kim liên (tóm tắ)

XÂY ỰN TRƯỜNG ĐẠI HỌC KIẾN TRÚC HÀ NỘI VŨ TRẦN NAM GIẢI PHÁP CẤP NƯỚC NÓNG TRUNG TÂM SỬ DỤNG BƠM NHIỆT VÀ NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜI CHO KHÁCH SẠN KIM LIÊN LUẬN VĂN TH C SĨ KỸ HUẬ Hà Nội – 2022 Ơ SỞ H ẦN XÂY ỰN TRƯỜNG ĐẠI HỌC KIẾN TRÚC HÀ NỘI - Ũ RẦN NAM KHÓA: 2020 - 2022 GIẢI PHÁP CẤP NƯỚC NÓNG TRUNG TÂM SỬ DỤNG BƠM NHIỆT VÀ NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜI CHO KHÁCH SẠN KIM LIÊN Chuyên ngành: Kỹ thuật sở hạ tầng Mã số: 8.58.02.10 LUẬN ĂN H SĨ KỸ HUẬ Ơ SỞ H N ƯỜ HƯỚN ẪN KH A HỌ : S N UY N ĂN NAM Hà Nội – 2022 ẦN LỜI CẢM ƠN Để thực hồn thành luận văn này, tơi nhận quan tâm giúp đỡ tận tình, đóng góp quý báu nhiều cá nhân tập thể Trước tiên, xin trân trọng gửi lời cảm ơn Ban giám hiệu,Khoa sau Đại học Khoa kỹ thuật hạ tầng môi trường Đô thị trường Đại Học Kiến Trúc Hà Nội tạo điều kiện thuận lợi cho tơi học tập, nghiên cứu hồn thành luận văn Đặc biệt bày tỏ biết ơn sâu sắc đến TS.Nguyễn Văn Nam tận tình hướng dẫn,chỉ bảo giúp đỡ suốt trình thực luận văn Tôi xin chân thành cảm ơn tới gia đình, người thân,bạn bè,đồng nghiệp,đã quan tâm động viên, giúp đỡ tơi q trình thực nghiên cứu đề tài Mặc dù có nhiều nỗ lực, song tình độ thời gian có hạn nên luận văn khơng tránh khỏi thiếu sót.Vì vậy, tơi kính mong nhận góp ý bảo thầy cô giáo bạn đồng nghiệp Xin chân thành cảm ơn! Hà nội, ngày tháng năm 2022 TÁC GIẢ LUẬN VĂN Vũ Trần Nam LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan Luận văn thạc sĩ cơng trình nghiên cứu khoa học độc lập tôi.Các số liệu khoa học,kết nghiên cứu Luận văn trung thực có nguồn gốc rõ ràng TÁC GIẢ LUẬN VĂN Vũ Trần Nam MỤC LỤC Lời cảm ơn Lời cam đoan Mục lục Danh mục chữ viết tắt Danh mục bảng, biểu Danh mục hình vẽ, đồ thị MỞ ĐẦU * Lý chọn đề tài * Mục đích nghiên cứu * Đối tượng phạm vi nghiên cứu * Phương pháp nghiên cứu * Ý nghĩa khoa học thực tiễn đề tài * Cấu trúc luận văn * Một số thuật ngữ sử dụng luận văn NỘI DUNG CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN HỆ THỐNG CẤP NƯỚC NÓNG TRUNG TÂM 1.1 Giới thiệu chung 1.1.1.Tổng thể khách sạn Kim Liên 1.1.2.Tòa nhà khách sạn Kim Liên 1.2 Tổng quan tình hình cấp nước nóng cơng trình xây dựng 1.2.1 Cấp nước nóng cục 1.2.2 Cấp nước nóng trung tâm 11 1.3 Đánh giá tình hình sử dụng giải pháp cấp nước nóng trung tâm 15 CHƯƠNG 2: CƠ SỞ KHOA HỌC LỰA CHỌN HỆ THỐNG NƯỚC NÓNG SỬ DỤNG MÁY BƠM NHIỆT KẾT HỢP HỆ THỐNG NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜI 18 2.1 Cơ sở pháp lý 18 2.1.1 Quy chuẩn,tiêu chuẩn Việt Nam .18 2.1.2 Hồ sơ kiến trúc 20 2.2 Cơ sở lý thuyết .21 2.2.1 Đặc điểm hệ thống cấp nước .21 2.2.2 Phân loại hệ thống cấp nước nóng trung tâm 24 2.2.3 Hệ thống cấp nước nóng trung tâm sử dụng máy bơm nhiệt kết hợp NLMT36 2.2.4 Một số sơ đồ cấp nước nóng sử dụng máy bơm nhiệt .45 2.2.5 Hiệu kinh tế 47 2.3 Kinh nghiệm sử dụng hệ thống cấp nước nóng trung tâm số cơng trình Việt Nam 49 CHƯƠNG 3: ĐỀ XUẤT GIẢI PHÁP THIẾT KẾ HỆ THỐNG CẤP NƯỚC NÓNG TRUNG TÂM SỬ DỤNG MÁY BƠM NHIỆT VÀ NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜI CHO KHÁCH SẠN KIM LIÊN 50 3.1 Đề xuất giải pháp cấp nước nóng 50 3.2 Tính tốn hệ thống cấp nước nóng trung tâm .55 3.2.1 Tính tốn cơng suất nhiệt, bồn chứa nước nóng 55 3.2.2 Tính tốn bơm .56 3.2.3 Tính tốn thủy lực mạng lưới cấp nước nóng, ống hồi nước nóng 63 3.2.4 Lựa chọn bơm nhiệt 65 3.2.5 Tính toán lượng mặt trời 66 3.3 Đánh giá hiệu .67 3.3.1 Giá trị kinh tế hệ thống cấp nước nóng dung bình nóng lạnh 67 3.3.2 Giá trị kinh tế hệ thống cấp nước nóng trung tâm sử dụng bơm nhiệt kết hợp lượng mặt trời 69 3.3.3 Hiệu môi trường xã hội 70 3.4.4 Hiệu kỹ thuật .71 3.4.5 Hiệu quản lý vận hành 71 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 73 *Kết luận 73 *Kiến nghị 73 TÀI LIỆU THAM KHẢO PHỤ LỤC DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT Viết tắt BXD Cụm từ viết tắt Bộ xây dựng QCXDVN Quy chuẩn xây dựng Việt Nam TCXDVN Tiêu chuẩn xây dựng Việt Nam NLMT Năng lượng mặt trời DANH MỤC BẢNG, BIỂU Số hiệu bảng, biểu Bảng 2.1 Bảng 2.2 Bảng 2.3 Tên bảng biểu Tiêu chuẩn dùng nước nóng Bảng so sánh bơm nhiệt kết hợp Solar lò Bảng so sánh bơm nhiệt kết hợp Solar bình nước nóng Trang 20 44 45 Bảng 3.1 Bảng nhu cầu dùng nước nóng 50 Bảng 3.2 Thơng số tính tốn 55 Bảng 3.3 Bảng tính tốn Heatpump 55 Bảng 3.4 Bảng tính tốn bơm tăng áp nước nóng 58 Bảng 3.5 Bảng tính tốn bình tích áp 59 Bảng 3.6 Bảng 3.7 Bảng tính tốn bơm từ bể sơ cấp sang thứ cấp Bảng tính tốn bơm tuần hồn nước nóng 60 62 Số hiệu bảng, biểu Tên bảng biểu Trang Bảng 3.8 Bảng tính tốn bình tích áp 63 Bảng 3.9 Tính tốn bơm nhiệt 66 Bảng 3.10 Bảng 3.11 Tính tốn diện tích đặt thu lượng mặt trời Chi phí đầu tư ban đầu sử dụng bình nóng lạnh 67 67 Bảng 3.12 Công suất điện tiêu thụ 68 Bảng 3.13 Chi phí vận hành vào khấu hao 68 Bảng 3.14 Chi phí đầu tư ban đầu sử dụng máy bơm nhiệt kết hợp lượng mặt trời 69 Bảng 3.15 Công suất điện tiêu thụ 69 Bảng 3.16 Bảng so sánh hiệu kinh tế 70 MỞ ĐẦU * Lý chọn đề tài Miền bắc Việt Nam nằm vùng khí hậu nhiệt đới gió mùa (Do cơng trình thương mại, dịch vụ,văn phịng hộ sử dụng hệ thống điều hịa khơng khí để làm mát cho mùa hè sưởi ấm vào mùa đông) với tiêu thụ điện lớn.Máy điều hịa khơng khí chủ yếu sử dụng thiết bị bay thu nhiệt môi trường để làm lạnh khơng khí phịng,nhưng đồng thời thải mơi trường xung quanh lượng nhiệt lớn Ngồi điều hịa khơng khí cịn dạng phụ tải tiêu tốn nhiều điện bình đun nước nóng Trong khách sạn, hộ để cấp nước nóng cho sinh hoạt, nấu nước giặt ủi, cơng trình thường sử dụng bình đun nước nóng nhiệt trở,loại có hệ số hiệu suất nhiệt thấp tiêu tốn nhiều điện năng.Để đáp ứng nhu cầu vừa điều hòa khơng khí, vừa cấp nước nóng cho cơng trình mà tiết kiệm điện việc sử dụng máy bơm nhiệt kết hợp với thái dương Vì lý trên, nghiên cứu ứng dụng bơm nhiệt kết hợp với thái dương điều cần thiết Do đề tài “Giải pháp cấp nước nóng trung tâm sử dụng bơm nhiệt lượng mặt trời cho khách sạn Kim Liên” có ý nghĩa thực tiễn cao * Mục đích nghiên cứu Nghiên cứu giải pháp cấp nước nóng trung tâm cho khách sạn Kim Liên ứng dụng bơm nhiệt lượng mặt trời Đưa phương án quản lý, vận hành hệ thống nước nóng trung tâm * Đối tượng phạm vi nghiên cứu Đối tượng nghiên cứu: Giải pháp cấp nước nóng trung tâm sử dụng bơm nhiệt lượng mặt trời Phạm vi nghiên cứu: Khách sạn Kim Liên xây dựng thuộc, Q.Đống Đa, TP Hà Nội * Phương pháp nghiên cứu Phương pháp thu thập; kế thừa tài liệu, kết nghiên cứu : tham khảo tài liệu thư viện Phương pháp điều tra khảo sát thực địa, xử lý thông tin : xuống khảo sát cơng trình Phương pháp chun gia,đúc rút kinh nghiệm,đề xuất giải pháp : tham khảo từ thầy cô trường Phương pháp so sánh đối chứng: so sánh hiệu tác động * Ý nghĩa khoa học thực tiễn đề tài Ý nghĩa khoa học: Nghiên cứu đề xuất giải pháp cấp nước nóng trung tâm bơm nhiệt kết hợp với lượng mặt trời cho nhà cao tầng Ý nghĩa thực tiễn: Hoàn chỉnh giải pháp thiết kế hệ thống cấp nước nóng trung tâm cho khách sạn giúp thiết kế, quản lý vận hành đạt hiệu cao * Cấu trúc luận văn Ngoài phần Mở đầu, Kết luận Kiến nghị, Tài liệu tham khảo Phụ lục, nội dung Luận văn gồm ba chương: Chương 1: Tổng quan hệ thống cấp nước nóng trung tâm Chương 2: Cơ sở khoa học lựa chọn hệ thống nước nóng sử dụng máy bơm nhiệt kết hợp hệ thống lượng mặt trời Chương 3: Đề xuất giải pháp thiết kế hệ thống cấp nước nóng trung tâm sử dụng máy bơm nhiệt lượng mặt trời cho khách sạn Kim Liên * Một số thuật ngữ sử dụng luận văn - Nhà cao tầng: + Định nghĩa nhà cao tầng theo Uỷ ban Nhà cao tầng Quốc tế: Ngôi nhà mà chiều cao yếu tố định điều kiện thiết kế, thi công sử dụng khác với ngơi nhà thơng thường gọi nhà cao tầng + Tiêu chuẩn tổ chức CTO 01422789-001-2009 “Thiết kế nhà cao tầng” đưa định nghĩa: “Nhà cao tầng tòa nhà mà chiều cao tính từ điểm mốc mặt đường dành cho xe cứu hỏa tới điểm mốc phía cánh cửa sổ mở tường tầng cùng, khơng tính tầng kỹ thuật cùng, (trường hợp mật độ kính lắp dày đặc, khơng có cửa sổ hay ô cửa mở khác tầng tính tới đỉnh trần ngăn tầng cuối cùng) từ 75m trở lên” + Tiêu chuẩn xây dựng TCXDVN 194 : 2006 "Nhà cao tầng - Công tác khảo sát địa kỹ thuật" Bộ Xây dựng ban hành theo Quyết định số 14 /2006/QĐ-BXD ký ngày 24 tháng năm 2006: Nhà cao tầng nhà cơng trình cơng cộng có số tầng lớn - Theo quy định QCVN 06:2010/BXD: + Chiều cao nhà xác định chiều cao bố trí tầng không kể tầng kỹ thuật Cịn chiều cao bố trí tầng xác định khoảng cách từ đường cho xe chữa cháy tiếp cận tới mép cửa sổ mở tường ngồi tầng + Tầng hầm: tầng mà nửa chiều cao nằm cốt mặt đất đặt cơng trình theo quy hoạch duyệt Bơm nhiệt thiết bị dùng để bơm dòng nhiệt từ mức nhiệt độ thấp lên mức nhiệt độ cao hơn, phù hợp với nhu cầu cấp nhiệt Để trì bơm nhiệt hoạt động cần tiêu tốn lượng (điện năng) Bơm nhiệt có chung nguyên lý hoạt động với máy lạnh Người ta phân biệt máy lạnh bơm nhiệt mục đích sử dụng, máy lạnh gắn với việc sử dụng nguồn lạnh thiết bị bay bơm nhiệt gắn với việc sử dụng nguồn nhiệt thiết bị ngưng tụ Hệ thống nước nóng trung tâm hệ thống máy làm nóng nước dây đốt, rơ le cảm biến Hoạt động nhờ van điều chỉnh cầu dao an tồn Khác với máy nước nóng lạnh ta thường thấy, hệ thống nước nóng trung tâm khơng cần bình chứa, làm nóng nước nhanh sau vài phút với công suất lớn (>500l/ngày) Với nguyên lý hoạt động vậy, hệ thống nước nóng trung tâm đánh giá đơn giản thuận tiện Là giải pháp tránh lãng phí nguồn lượng cách triệt để làm hại đến mơi trường Nhờ vậy, công nghệ ngày ứng dụng rộng rãi Máy bơm nhiệt thiết bị sử dụng lượng nhỏ lượng để hấp thụ điều chỉnh nhiệt độ Sau di chuyển đến nơi mong muốn Máy bơm nhiệt hoạt động theo nguyên lý nhiệt động lực Trong tự nhiên, nhiệt độ ln có xu hướng di chuyển từ nơi có nhiệt độ cao đến nơi có nhiệt độ thấp Người ta dùng thiết bị để di chuyển nhiệt từ nguồn nhiệt thấp tới nguồn nhiệt cao ngược lại Máy bơm nhiệt hệ thống hiệu lấy nhiệt từ không gian lạnh Chẳng hạn ngồi trời vào mùa đơng Sau làm ấm giải phóng vào phịng để kiểm soát nhiệt độ bên Khi sử dụng để sưởi ấm, máy bơm nhiệt sử dụng chu trình kiểu làm lạnh sử dụng máy điều hịa khơng khí, thay giải phóng khơng khí bên hệ thống làm mát làm, đẩy khơng khí theo hướng ngược lại THƠNG BÁO Để xem phần văn tài liệu này, vui lịng liên hệ với Trung Tâm Thơng tin Thư viện – Trường Đại học Kiến trúc Hà Nội Địa chỉ: T.1 – Nhà E – Trường Đại học Kiến trúc Hà Nội Đ/c: Km 10 – Nguyễn Trãi – Thanh Xuân Hà Nội website: http://thuviendhkt.net Email: thuvien@hau.edu.vn TRUNG TÂM THÔNG TIN THƯ VIỆN Lưu ý: Tất tài liệu trôi mạng (không phải trang web thức Trung tâm Thơng tin Thư viện – Trường Đại học Kiến trúc Hà Nội) tài liệu vi phạm quyền Nhà trường không thu tiền, khơng phát hành có thu tiền tài liệu mạng internet 73 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ *Kết luận Hiệu sử dụng hệ thống cấp nước nóng trung tâm sử dụng bơm nhiệt kết hợp lượng mặt trời tòa nhà khách sạn chiến dịch phát triển bền vững Việt Nam Thế giới Đây điều cần thiết để phát triển phương pháp giải có hiệu hệ thống với ý tới thiết kế ưu việt, quản lý vận hành cho hệ thống cấp nước khách sạn Đề tài đưa thước đo đánh giá hiệu sử dụng lượng cho thiết kế hệ thống cấp nước phát triển mẫu phương pháp toán học cho sử dụng máy bơm nhiệt kết hợp lượng mặt trời hiệu cách tính tốn theo nhu cầu sử dụng Kết nghiên cứu sử dụng để thành lập giải pháp tối ưu giúp hợp việc tiêu thụ lượng với kế hoạch cung cấp nước cho đô thị, nhằm phục vụ nhu cầu sử dụng nước nóng tịa nhà với cơng khác Từ kết tính tốn với khách sạn Kim Liên thể hiệu sử dụng lượng hệ thống cấp nước nóng nhà cao tầng điện tiêu thụ 808 Kw, tiền điện năm 530,593,200 ₫ VND (giá điện lấy 1800 VNĐ) sơ đồ cấp nước nóng phân vùng theo trục đứng Sử dụng máy bơm nhiệt kết hợp lượng mặt trời đun nước nóng cấp cho khách sạn đảm bảo kinh tế, an tồn, bảo vệ mơi trường *Kiến nghị Để lựa chọn cấp nước nóng cho khách sạn hệ thống máy bơm nhiệt kết hợp lượng mặt trời cần đánh giá đầy đủ: Kỹ thuật, nguồn vốn đầu tư, hiệu suất sử dụng, chi phí vận hành, lắp đặt khả ô nhiễm môi trường 74 Khi cơng trình có nhu cầu cấp nước nóng lớn, trập trung, cơng suất cao, chi phí vận hành thấp, an tồn, thơng bảo vệ mơi trường Việc bảo vệ thành công đề tài, khả áp dụng đề tài vào thực tiễn tạo sở lý thuyết phương pháp luận cho việc sử dụng lượng hiệu cấp nước nóng trung tâm cho nhà cao tầng Trong thời gian ngắn, đề tài dừng lại phạm vi nghiên cứu lý thuyết chưa có điều kiện, kinh phí nghiên cứu thực tế Do vậy, tác giả chưa thể đánh giá đầy đủ xác hiệu sử dụng máy bơm nhiệt kết hợp lượng mặt trời q trình đun nước nóng cho khách sạn Do đó, thời gian tới đề tài cần tiếp tục nghiên cứu TÀI LIỆU THAM KHẢO Tiếng Việt: Bộ Xây Dựng (2021), QCVN 01:2021/BXD, Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia Quy hoạch xây dựng , Hà Nội Bộ Xây Dựng (1999), Quy chuẩn hệ thống cấp nước nhà cơng trình, Hà Nội Bộ Xây Dựng (1988), TCVN 4513:1988, Cấp nước bên - Tiêu chuẩn thiết kế, Hà Nội Bộ Xây Dựng (2004), Giáo trình cấp nước nhà, Hà Nội Bộ Xây Dựng (2006), TCXDVN 33:2006, Cấp nước – mạng lưới đường ống cơng trình tiêu chuẩn thiết kế, Hà Nội Nguyễn Thị Mai Hoa (2018), Giải pháp cấp nước nóng trung tâm hệ thống máy bơm nhiệt cho cơng tình khu nhà hỗn hợp Bắc Hà StarLake – Hà Nội , luận văn thạc sỹ khoa Hạ tầng kỹ thuật Trường Đại học Kiến Trúc, Hà Nội Tiếng Anh : Chartered Institute of Plumbing and Heating Engineering (2022), Plumbing Engineering Services Design Guide (CIPHE: 2002) ISBN 1871956 404 Website : Website thông tin điện tử, https://www.trungtamnangluong.vn Website thông tin điện tử, https://vi.wikipedia.org/wiki/máy_bơm 10 Website thông tin điện tử: Trung tâm tiết kiệm lượng T.P Hồ Chí Minh, http://ecc-hcm.gov.vn/index.php/vi/ 11 Website thông tin điện tử: Công ty cổ phần nồi công nghiệp Đông Anh,http://noihoicongnghiep.net/noi-hoi-la-gi-tong-quan-noi-hoi-lohoi- ct37.html 12 Website thông tin điện tử: http://sunnysolar.vn 13 Website thông tin điện tử :https://megasunsolar.vn/ 14 Website thông tin điện tử : https://aristongroup.com.vn/tin-tuc/Tintuc-moi/so-do-lap-binh-nong-lanh-ariston-672.html PHỤ LỤC Phụ lục : Thống kê thiết bị dùng nước nóng Phụ lục : Tính tốn đường kính ống cấp nước nóng khu wc Phụ lục : Sơ đồ nguyên lý cấp nước nóng Phụ lục : Mặt cấp nước nóng tầng điển hình Phụ lục : Mặt cấp nước nóng tầng mái PHỤ LỤC 01: THỐNG KÊ THIẾT BỊ DÙNG NƯỚC NÓNG Chiều dài ống nước nóng từ trục nước Bồn tắm Vịi nóng đến vị trí hồi (m) (nước hương Khu WC Lavabo nóng Lưu sen tập D20 D25 D32 lượng (căn hộ) trung) hồi (l/h) STT Loại Loại Loại Loại Tầng điển hình Vùng 1Tăng áp (1820) Vùng (14-17) Vùng (10-13) Tổng (vùng - vùng 3) - - - 14.46 16.88 1 10 30.03 1 16.88 24 21 136 75 326.57 72 63 407 226 19 979.70 96 84 543 301 25 1,306.26 96 84 543 301 25 1,306.26 192 16 168 1,086 602 50 2,612.53 Khu WC PHỤ LỤC 02: TÍNH TỐN ĐƯỜNG KÍNH ỐNG CẤP NƯỚC NĨNG KHU WC Tính tốn ống nước nóng Bồn Vịi Vịi Bồn tắm Vòi Chậu hương hương tắm (nước chậu rửa sen sen (nước nóng gội Vật liệu ỐNG PPR Tổng bếp (căn (cơng nóng tập đầu ĐL hộ) cộng) cục bộ) trung) Lavabo TT ĐLTB Loại Loại Loại Loại Tầng điển hình Vùng 1Tăng áp (18-20) Vùng (14-17) Vùng (10-13) Tổng (vùng - vùng 3) 0.33 0.33 0.66 0.66 0.33 7.92 23.76 31.68 31.68 63.36 0.67 - - - - - - - 0.67 0.67 1.34 4.02 5.36 5.36 10.72 - 1.5 1.50 1.50 1.50 1.50 31.50 94.50 126.00 126.00 252.00 0.67 - - - - - - - - - - - - - - - - - - ID(mm) V(m/s) 1.83 2.16 2.83 2.50 40.76 122.28 163.04 163.04 326.08 21.2 21.2 21.2 21.2 42 60 60 60 73.4 1.15 1.25 1.43 1.34 1.38 1.17 1.35 1.35 1.28 D(mm) PN Tính tốn ống hồi nước nóng Vật liệu ID(mm) D32 PN20 13.2 D32 PN20 13.2 D32 PN20 13.2 D32 PN20 13.2 D63 PN20 13.2 D90 PN20 21.2 D90 PN20 21.2 D90 PN20 21.2 D110 PN20 26.6 V(m/s) 0.03 0.03 0.06 0.03 0.66 0.77 1.03 1.03 1.31 ỐNG PPR D(mm) PN D20 PN20 D20 PN20 D20 PN20 D20 PN20 D20 PN20 D32 PN20 D32 PN20 D32 PN20 D40 PN20