Đồ án hệ thống cung cấp nhiệt hệ thống cung cấp nước nóng cho chung cư

Đề tài đồ án: Hệ thống cung cấp nước nóng cho chung cư Số liệu ban đầu: Bản vẽ kiến trúc và các thông tin liên quan 2.. Nội dung các phần thuyết minh và tính toán: - Tổng quan và giới t

TRƯỜNG CƠ KHÍ

ĐỒ ÁN

HỆ THỐNG CUNG CẤP NHIỆT

Hệ thống cung cấp nước nóng cho chung cư

Sinh viên thực hiện :

HÀ NỘI, 8/2023

BỘ GIÁO DỤC & ĐÀO TẠO CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM

ĐỀ TÀI ĐỒ ÁN HỆ THỐNG CUNG CẤP NHIỆTSinh viên thực hiện :

Nguyễn Hữu Thắng 20204409Nguyễn Trung Thành 20204414Phan Nguyên Thưởng 20204424Nguyễn Quang Tung 20204455

Khoa: Năng lượng Nhiệt Ngành: Kỹ thuật nhiệt

1 Đề tài đồ án:

Hệ thống cung cấp nước nóng cho chung cư

Số liệu ban đầu: Bản vẽ kiến trúc và các thông tin liên quan

2 Nội dung các phần thuyết minh và tính toán:

- Tổng quan và giới thiệu công trình;

- Giới thiệu các phương án cấp nhiệt;

- Sơ lược về nhu cầu dùng nước nóng

- Thông số đầu vào cho tính toán

- Tính chọn các thiết bị chính

- Thực hiện tính toán cho đường ống

3 Các bản vẽ và đồ thị (trích từ đồ án, phóng to)

- Sơ đồ nguyên lý hệ thống cung cấp nước nóng

4 Ngày giao đề tài đồ án: 03 / 2023

5 Ngày sinh viên phải hoàn thành đồ án: 07 / 2023

Ngày bảo vệ:

Ngày…… tháng… năm 2023

- Điểm HD:……Điểm duyệt:…… Sinh viên đã hoàn thành và nộp

toàn bộ đồ án cho Bộ môn

- Điểm BV:……Điểm chung:……

MỤC LỤC

LỜI CẢM ƠN 3

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG CẤP NHIỆT VÀ NGUỒN CẤP NHIỆT 4

1.1 T ỔNG QUAN VỀ CÔNG TRÌNH KHU CHUNG CƯ 4

1.2 B ẢN VẼ MẶT BẰNG CÔNG TRÌNH .6

1.3 G IỚI THIỆU CÁC PHƯƠNG ÁN CẤP NHIỆT 8

CHƯƠNG 2 : THIẾT KẾ HỆ THỐNG CẤP NHIỆT VÀ TÍNH CHỌN CÁC THIẾT BỊ CHÍNH 15

2.1 S Ơ ĐỒ NGUYÊN LÝ 15

2.2 S Ơ LƯỢC VỀ NHU CẦU DÙNG NƯỚC NÓNG 16

2.3.T HÔNG SỐ ĐẦU VÀO CHO TÍNH TOÁN 17

2.4 T ÍNH CHỌN BƠM NHIỆT 19

2.5 T ÍNH CHỌN BÌNH LƯU TRỮ NƯỚC NÓNG ( BỒN BẢO ÔN ) 21

2.6 T ÍNH CHỌN BƠM 22

CHƯƠNG 3: TÍNH TOÁN MẠNG NHIỆT VÀ CHỌN VẬT LIỆU BẢO ÔN 23

3.1 T HỰC HIỆN TÍNH TOÁN CHO ĐƯỜNG ỐNG 23

3.2 T HỰC HIỆN TÍNH TOÁN CHO ĐƯỜNG ỐNG CHÍNH 26

3.3 T ÍNH TO Á N THỦY LỰC CHO C Á C Đ ƯỜNG ỐNG NH Á NH 27

3.4 T ÍNH TOÁN THUỶ LỰC CHO ĐƯỜNG NƯỚC HỒI 30

3.5 T ÍNH CHỌN VẬT LIỆU BẢO ÔN 31

TÀI LIỆU THAM KHẢO 32

DANH MỤC HÌNH VẼ, BẢNG BIỂU

1 DANH MỤC HÌNH VẼ

Hình 1.1 Tổng quan về chung cư 4

Hình 1.2 Mặt bằng tầng 1 6

Hình 1.3 Mặt bằng tầng điển hình 7

Hình 1.4 Cấu tạo lò hơi đốt dầu kiểu ngang 9

Hình 1.5 Nguyên lý hoạt động của lò hơi kiểu ngang 10

Hình 1.6 Bơm nhiệt MGS-10HP-5000L 11

Hình 1.7 Sơ đồ nguyên lý, cấu tạo bơm nhiệt 12

Hình 1.8 Hệ thống cấp nước nóng trung tâm Megasun phù hợp cho các công trình dân dụng và công nghiệp 12

Hình 1.9 Sơ đồ nguyên lý của hệ thống cung cấp nước nóng 15

2 DANH MỤC BẢNG Bảng 1 So Sánh Năng Lượng Sử Dụng Giữa Các Thiết Bị Sản Xuất Nước Nóng 13

Bảng 2 Thông số tính toán thiết kế của CED engineering 17

Bảng 3 Theo TCVN-5687-2010-Tiêu-chuẩn-thiết-kế 18

Bảng 4 Thông số kỹ thuật của một số thiết bị bơm nhiệt 20

Bảng 5 Thông số bồn bảo ôn 21

Bảng 6 Thông số kỹ thuật Máy bơm nước hút chân không đẩy cao chịu nhiệt WILO PWI 550EH 22

Bảng 7 Các hằng số vật lý cơ bản của nước 23

Bảng 8 Tốc độ tới hạn của chất mang nhiệt 24

Bảng 9 Kích thước ống PPR hiện hành 24

Bảng 10 Kết quả tính toán của các đường ống ngang tầng 5, 4, 3, 1 29

Bảng 11 Thông số vật liệu bảo ôn 31

LỜI CẢM ƠN

Đồ án Hệ thống cung cấp nhiệt có lẽ là môn học đầu tiên chúng em đượcứng dụng các kiến thức được học trên lớp như Truyền nhiệt, Cơ học chất lưu, Hệthống cung cấp nhiệt Không chỉ vậy, chúng em học được rất nhiều các kiến thứccũng như các kỹ năng bổ trợ mà rất cần thiết trong cuộc sống cũng như công việc

kỹ sư sau này như cách phối hợp làm việc nhóm, phần mềm vẽ 2D (AutoCAD), tinhọc văn phòng( Word, Excel…) hay cách để tra những thông tin cần thiết trên

Google Chúng em xin được gửi lời cảm ơn đến thầy Trịnh Viết Thiệu đã tận

tình hướng dẫn và cho chúng em những tài liệu hay về tính toán, thiết kế để hoànthành được đồ án này Xin được gửi lời cảm ơn đến các anh chị khóa trước và cácbạn cùng khóa đã giúp đỡ chúng em giải đáp những thắc mắc mỗi khi gặp phải.Đây là lần đầu tiên chúng em tiếp cận cũng như tự tay làm hoàn chỉnh đồ án Vìvậy, không tránh khỏi việc đồ án của chúng em còn nhiều thiếu sót và tồn tạinhững lỗi sai cơ bản Chúng em mong được học hỏi thêm và rút ra những bài học

sâu sắc từ những lỗi sai đó.Một lần nữa cảm ơn TS Trịnh Viết Thiệu đã luôn tạo

điều kiện và giúp đỡ sinh viên hết mình Cảm ơn Đại học Bách Khoa Hà Nội yêudấu!

Một lần nữa, chúng em xin chân thành cảm ơn!

Hà Nội, 8/2023

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG CẤP

NHIỆT VÀ NGUỒN CẤP NHIỆT

1.1 Tổng quan về công trình khu chung cư

 Giới thiệu tổng quan về chung cư

Hình 1.1 Tổng quan về chung cư

Là một trong những dự án ở Trung tâm thủ đô, chung cư HATECO (chung cưmini) nằm trên trục đường Đại Cồ Việt hứa hẹn mang tới cho khách hàng nhữngcăn hộ hoàn thiện và đầy đủ nội thất với những vật liệu hoàn thiện có thương hiệu

uy tín.

 Vị trí dự án chung cư HATECO

Nằm tại vị trí khá đắc địa, chung cư HATECO sở hữu giao thông khá thuận lợi donằm ngay trên trục đường Đại Cồ Việt, cư dân sinh sống nơi đây có thể dễ dàng dichuyển vào các khu vực trung tâm hay đến các tỉnh thành lân cận một cách dễdàng

Mặt khác, dự án chung cư HATECO còn nằm gần các khu đô thị lớn và các côngtrình tiện ích như chợ, trường học,khu vui chơi giải trí với cơ sở hạ tầng hiện đạixung quanh dự án:

Được quy hoạch dưới dạng một chung cư mini, chung cư HATECO có quy môdiện tích khoảng 788 m2với 41,25 m chiều dài mặt tiền chạy dọc đường Đại CồViệt

Dự án HATECO tổ hợp các căn hộ đều có tầm nhìn thoáng đãng, hướng ra Côngviên và những cung đường tấp nập qua lại được thiết kế theo phong cách hiện đại,trẻ trung, thông minh Các căn hộ chung cư HATECO được chủ đầu tư tập trungthiết kế các không gian có hướng đón gió, nắng và ánh sáng được tới tất cả cácphòng của căn hộ Ngoài ra, hệ thống phòng khách cũng được thiết kế với nhữngmảng cửa kính lớn tạo cảm giác thông thoáng và khối phòng bếp, phòng ăn xâydựng liên thông với nhau giúp mang đến không gian ấm cúng, thuận tiện cho mỗigia đình Khách hàng sẽ cảm thấy hài lòng với thiết kế rộng rãi, đón ánh sáng tựnhiên tới các phòng

 Chức năng các tầng của trung cư HATECO:

Tầng 1: gồm có 4 căn hộ và bên cạnh đó là sân chơi ,khu vực để xe

Từ tầng 2 đến tầng 5 là tổ hợp các căn hộ với 9 căn hộ mỗi tầng

Bên cạnh đó ở mỗi tầng sẽ có nới chứa hộp kỹ thuật điện và hộp kỹ thuật nước

1.2 Bản vẽ mặt bằng công trình

Hình 1.2 Mặt bằng tầng 1

Hình 1.3 Mặt bằng tầng điển hình

1.3 Giới thiệu các phương án cấp nhiệt

 Cấp nhiệt bằng lò hơi

Lò hơi là thiết bị sử dụng nhiên liệu (giấy vụn, than củi, trấu, gas, dầu… ) đểđun sôi nước tạo thành hơi nước mang nhiệt để phục vụ cho các yêu cầu về nhiệttrong các lĩnh vực công nghiệp như sấy, đun nấu,nhuộm, hơi để chạy tuabin máyphát điện, vv tùy theo mục đích sử dụng mà người ta tạo ra nguồn hơi và nhiệt độ

có áp suất khác nhau theo yêu cầu

Phân loại :

Hiện nay lò hơi được phân ra các loại tương ứng với nguồn nhiên liệu sử dụng đểsinh hơi trong lò

- Lò hơi đốt than : thường dùng trong các nhà máy, xí nghiệp

+ Lò hơi đốt than ghi xích

+ Lò hơi đốt than phun

+ Lò hơi đốt than tâng sôi

- Lò hơi đốt dầu

+ Lò hơi đốt dầu dạng đứng : nhỏ gọn, tiện lợi

+ Lò hơi đốt dầu dạng nằm : công suất lớn, chịu áp cao

- Lò hơi đốt gas

Thành phần cơ bản của hệ thống cấp nhiệt bằng lò hơi:

- Lò hơi : thân lò, ống nước, ống lửa, vòi phun

- Bể cấp nước cho lò hơi

- Bộ phận sử dụng hơi

- Hệ thống đường ống dẫn hơi và nước, thiết bị điều khiển

Với khách sạn có quy mô cỡ như vậy thì việc sử dụng lò hơi đốt than là không khảquan, bởi vì tính tự động hoá không cao cần có nhân viên thường trực, tốn khônggian diện tích chưa than và không đảm bảo được vệ sinh môi trường Còn phương

án dùng lò hơi đốt gas sẽ tiêu hao năng lượng lớn, tính an toàn không cao và quytrình lắp đặt cũng rất phức tạp Vì vậy, ngày nay phần lớn các khách sạn sử dụng

lò hơi đốt dầu để cấp nhiệt với nhiều ưu điểm vượt trội

Hình 1.4 Cấu tạo lò hơi đốt dầu kiểu ngang

● Thân lò

● Đầu đốt

● Bơm cấp nước

● Bộ điều khiển mực nước cấp và

Bộ điều khiển nước và ngắt khi

● Bộ điều khiển áp suất

● Tủ điện điều khiển

● Bộ van ống thuỷ sáng

Hình 1.5 Nguyên lý hoạt động của lò hơi kiểu ngang

Nước được bơm vào nồi hơi thông qua thiết bị bơm và bộ điều khiển mựcnước Nhiên liệu được đốt cháy trong buồng đốt, khói truyền nhiệt bức xạ chodàn ống trong sau đó thoát ra ngoài và truyền nhiệt đối lưu cho dàn ống phíangoài và thoát ra ống khói Khi áp suất nồi hơi đạt tới áp suất thích hợp, đầuđốt sẽ điều chỉnh cho ngọn lửa nhỏ lại Hơi sẽ được dẫn tới ống góp hơi, từ đâyhơi được đem đi sử dụng

Ưu điểm:

+ Khả năng tự động hóa của hệ thống cao

+ Có tác động nhanh tới sự thay đổi của phụ tải

+ Thời gian khởi động của hệ thống ngắn

+ Vấn đề mỹ quan được đảm bảo

Nhược điểm:

+ Chi phí đầu tư ban đầu lớn

 Cấp nhiệt bằng bơm nhiệt

Model: MGS-10HP-5000L

Công suất gia nhiệt: 41 kW

Lượng nước làm nóng: 940 L/h

Công suất tiêu thụ điện: 9.47 kW

Nhiệt độ nước tối đa: 62 ◦C

Nguồn điện: 380V/50Hz

Chất làm lạnh hiệu suất cao: R417A/R134A/R407C

Hãng sản xuất máy nén: Copeland – Mỹ

Sản xuất theo Công nghệ hiện đại của Mỹ

Quy trình quản lý chất lượng ISO 9001:2008

Đã đạt tiêu chuẩn xuất khẩu vào châu Âu CE

Công suất: 83 – 125 người (tắm bồn hoặc sử dụng vòi hoa sen)

Hình 1.6 Bơm nhiệt MGS-10HP-5000L

Hình 1.7 Sơ đồ nguyên lý, cấu tạo bơm nhiệt

Hình 1.8 Hệ thống cấp nước nóng trung tâm Megasun phù hợp cho các công trình dân dụng và công nghiệp

Với những tính năng và ưu điểm vượt trội so với những thiết bị cung cấp nướcnóng thông thường như bình nóng lạnh, hệ thống cấp nước nóng trung tâm

Megasun đã ngày càng được ưa chuộng và sử dụng trong các công trình có quy môlớn bởi những lợi ích sau:

Chỉ tiêu tốn 20% điện năng

MGS-10HP-5000L chỉ mất 20% điện năng để sản xuất nước nóng, thay vì 100%như những loại bình nóng lạnh thông thường Lượng điện năng tiêu thụ này được

sử dụng cho việc vận hành quạt tản nhiệt và máy nén

Bảng 1 So Sánh Năng Lượng Sử Dụng Giữa Các Thiết Bị Sản Xuất Nước Nóng

Vẫn hoạt động khi nhiệt độ dưới 5 độ C

Bơm nhiệt có thể hoạt động liên tục cả ngày lẫn đêm mà không phải phụ thuộc vàođiều kiện thời tiết Kể cả khi trời không nắng hoặc nhiệt độ không khí ngoài môitrường dưới 5 độ C thì máy vẫn có thể sản xuất được nước nóng có nhiệt độ 60 độC.

Đặc biệt, nhờ với việc kết hợp với bồn bảo ôn dung tích 5000L có tác dụng bảoquản nước nóng trong 72h, đảm bảo luôn có nước nóng dự trữ sẵn Vì vậy, ngườidùng không cần bật bơm nhiều lần mà vẫn có nước nóng để sử dụng Tiết kiệm tối

đa thời gian, điện năng tiêu thụ, đem lại sự thoải mái cho người dùng

Tính năng thông minh

Megasun MGS-10HP-5000L được tích hợp nhiều tính năng thông minh Nó chophép người dùng cài đặt các thông số và chế độ gia nhiệt theo ý muốn, thời giangia nhiệt linh hoạt và không cần công nhân vận hành, bởi máy hoạt động hoàn toàn

tự động

Hệ thống nước nóng Megasun có thể cung cấp nước nóng cho toàn bộ khách sạn,tòa nhà, công trình chỉ với 1 hệ thống nước nóng trung tâm Điều này khắc phụcđược tình trạng lắp đặt nhiều bình nước nóng cho những ngôi nhà có nhiều phòng

An toàn, không ô nhiễm môi trường

Do sản phẩm không sử dụng để đun nước nóng trực tiếp, vì vậy nó có thể hạn chếđược tối đa tình trạng cháy nổ do rò rỉ và chập điện Hơn thế, sản phẩm không phátsinh khí thải độc hại trong quá trình sản xuất nước nóng Vì vậy, nó không làm ônhiễm môi trường và góp phần vào chỉ số xanh của công trình

Chi phí đầu tư thấp

Chi phí đầu tư hệ thống cấp nước nóng trung tâm MGS-10HP-5000L thấp hơn cácloại sản phẩm được nhập khẩu nhờ lợi thế được sản xuất, lắp ráp trực tiếp trongnước, không mất phí vận chuyển, và phí thuế quan

Đặc biệt, thời gian thu hồi vốn của máy cực nhanh Người dùng chỉ cần bỏ rakhoản tiền đầu tư ban đầu và thu hồi trong vòng 16 – 24 tháng vì tiền điện đã đủ bùtiền máy

Tuổi thọ cao

Máy được bảo dưỡng tốt thì hệ thống nước nóng này có thể sử dụng lên tới 15năm

CHƯƠNG 2 : THIẾT KẾ HỆ THỐNG CẤP NHIỆT

VÀ TÍNH CHỌN CÁC THIẾT BỊ CHÍNH

2.1 Sơ đồ nguyên lý

Hình 1.9 Sơ đồ nguyên lý của hệ thống cung cấp nước nóng

 Nguyên lý làm việc của hệ thống cung cấp nước nóng

Gia nhiệt cho nước: Nước lạnh được bơm vào bể nước lạnh, sau đó được bơm đếnbồn bảo ôn.Từ bồn bảo ôn nước được đưa đến hệ thống bơm nhiệt, sau khi gianhiệt bơm trở lại bồn bảo ôn

Từ đó nước sẽ được cấp đến các thiết bị sử dụng nước nóng Sau đó nếu có nướcnóng không dùng hoặc nhiệt độ không đảm bảo đến sẽ được bơm hồi trở về bồnbảo ôn để tiếp tục vòng tuần hoàn tiếp theo

Hệ thống nước hồi: Do tổn thất nhiệt nên khi ta để nước quá lâu thì nhiệt độ nướcnóng trong hệ thống giảm Khi nhiệt độ nước nóng xuống thấp quá không đủ đảmbảo sinh hoạt thì cần phải hồi về bồn bảo ôn

Đây là biện pháp kĩ thuật nhằm tạo ra vòng tuần hoàn nước từ trong đường ốngcấp nước nóng về bồn bảo ôn để đảm bảo lượng nước nóng trong đường ống vàngay tại vòi nước luôn nóng ở nhiệt độ mong muốn

Nếu không có hệ thống hồi, khi sử dụng ta sẽ phải đợi cho lượng nước lạnh trongống chảy hết mới có thể sử dụng nước nóng

Điều này sẽ ảnh hưởng xấu tới chất lượng phục vụ của chung cư, cho nên lắp hệthống hồi là cần thiết Ở cuối mỗi nhánh ta bố trí cụm van hồi khi nhiệt độ t <

400C

Để thực hiện việc hồi nước, sử dụng một cụm van hồi tự dộng:

Lấy tín hiệu nhiệt độ nước nóng ở cuối mỗi đường ống cấp nước nóng chính, đưatín hiệu về điều khiển trung tâm, khi nhiệt độ nước nóng trong ống nhỏ hơn nhiệt

độ chỉ định thì van hồi tự động sẽ mở cho nước hồi về

2.2 Sơ lược về nhu cầu dùng nước nóng

 Nhu cầu cho sinh hoạt

Hiện nay, phần lớn người dân đang sinh sống trong các chung cư cao tầng tại các

đô thị lớn Với cuộc sống bận rộn và nhu cầu sử dụng nước nóng thường xuyêntrong sinh hoạt hàng ngày, việc cung cấp nước nóng tập trung cho toàn bộ chung

cư là vô cùng cần thiết

Cụ thể, nước nóng được dùng cho nhiều nhu cầu như tắm gội, giặt giũ, nấu nướng,rửa bát đĩa, vệ sinh nhà cửa nếu mỗi gia đình tự mua thiết bị đun nước riêng thìchi phí ban đầu đầu tư sẽ rất lớn Hơn nữa, việc sử dụng nhiều thiết bị đun nướcnhỏ lẻ còn tiềm ẩn nguy cơ mất an toàn, cháy nổ cao do sự cố điện, gas

Do đó, các chủ đầu tư chung cư nên đầu tư hệ thống cung cấp nước nóng tập trung,hiện đại với các thiết bị đun nước có công suất lớn áp dụng công nghệ tiên tiến, tiếtkiệm điện năng Hệ thống này sẽ đảm bảo cung cấp đủ nước nóng cho mọi nhu cầu

sử dụng của cư dân, vừa tiện lợi vừa an toàn, tiết kiệm Đây chính là giải pháp tối

ưu để đáp ứng nhu cầu thiết yếu hàng ngày của cuộc sống hiện đại trong các chungcư

Như vậy, có thể thấy rõ tầm quan trọng của việc đầu tư hệ thống cung cấp nướcnóng tập trung trong các dự án chung cư cao tầng hiện nay Đây chính là yếu tốkhông thể thiếu để nâng cao chất lượng cuộc sống và sự hài lòng của cư dân.

2.3 Thông số đầu vào cho tính toán

 Dựa vào tiêu thuẩn thiết kế của CED engineering, ta áp dụng

cho chung cư 5 tầng

140 ºF -60 ºC(gal/ngày)

Nhu cầu tối đahàng giờ liênquan đến việc sửdụng trong ngày

Thời giankéo dàicủa giờcao điểm

Sức chứa lưutrữ liên quanđến việc sửdụng trongngày

Khả năngsưởi ấmliên quanđến việc sửdụng trongngàyKhu

Bảng 2 Thông số tính toán thiết kế của CED engineering

 Dựa vào Bảng 2 ta tính được lượng nước nóng sử dụng tối đa:

 Yêu cầu hàng ngày cho cả toà: 40.160 = 6400 gal/ngày

 Lượng nước sử dụng tối đa mỗi giờ trong ngày:

6400.1/7 =914,28gal/h =3611,43 l/h