Tính toán kiểm tra hệ thống điều hòa không khí và trình bày bản vẽ revit cho phân xưởng 2 công trình nhà máy sản xuất dược phẩm fda hải dương

Người kỹ sư Nhiệt cần có khả năng thiết kế, chế tạo, lắp đặt, sửa chữa, vận hành và bảo trì các thiết bị có liên quan đến ngành Là một sinh viên Nhiệt, cần phải trang bị những kiến thức

TỔNG QUAN

Khái niệm

Hệ thống điều hòa không khí (ĐHKK) được dùng để điều chỉnh nhiệt độ và độ ẩm không khí trong không gian yêu cầu Hơi bão hòa khô từ thiết bị bay hơi được máy nén hút về, nén đoạn nhiệt, đẳng entropy, trở thành hơi quá nhiệt cao áp Môi chất được đẩy đến thiết bị ngưng tụ, ngưng tụ đẳng áp, Nhả nhiệt thành lỏng hoàn toàn Lỏng cao áp qua van tiết lưu và tiết lưu đẳng enthalpy thành hơi bão hòa ẩm, thấp áp Môi chất được phóng vào cụm thiết bị bay hơi và bình tách lỏng nhận nhiệt đẳng áp, đẳng nhiệt rồi lại được máy nén hút về Chu trình được liên tục lặp lại

Thường thiết bị ĐHKK phục vụ cho con người là chủ yếu, nhưng ngày nay thiết bị được sử dụng rộng rãi hơn như cho động, thực vật, máy móc, y tế, dược phẩm, thuốc men,

Vai trò và ứng dụng của hệ thống điều hòa không khí

Nước ta là nơi có khí hậu nhiệt đới gió mùa, với mùa hè nóng nực độ ẩm cao Với sự phát triển của đất nước, con người con người ngày một cải thiện và nâng cao đời sống, do đó nhu cầu về việc tạo ra điều kiện thích hợp cho con người ở các văn phòng, công sở, xí nghiệp và nhà ở của nhân dân đã trở nên rất cấp thiết

Hiện nay hầu hết các cơ quan, xí nghiệp, công sở đều sử dụng các hệ thống ĐHKK từ công suất nhỏ, trung bình đến lớn và rất lớn Có thể nói thiết bị ĐHKK đã trở thành một thiết bị quan trọng hàng ngày mà con người cần sử dụng

Hệ thống ĐHKK có thể được phân loại theo nhiều tiêu chí khác nhau, như vị trí lắp đặt, phương thức điều khiển hay nguyên lý hoạt động Một số ứng dụng phổ biến của hệ thống ĐHKK là:

- Trong tòa nhà, trung tâm thương mại: Hệ thống này giúp làm mát và lọc sạch không khí, cũng như giảm độ ẩm để tránh sự phát triển của vi khuẩn và nấm mốc

- Trong các ô tô: Hệ thống này giúp làm mát và lọc sạch không khí cho khoang lái và khoang hành khách, cũng như giảm độ ẩm để tránh sương mù kính

- Trong các nhà máy công nghiệp: Hệ thống này giúp kiểm soát nhiệt độ và độ ẩm cho các quá trình sản xuất, cũng như bảo vệ sức khỏe của công nhân

- Trong các phòng chứa thiết bị điện tử sinh nhiệt: Hệ thống này giúp làm mát và khử ẩm cho các thiết bị như máy chủ máy tính, để tăng hiệu suất và tuổi thọ của chúng

- Trong các phòng trưng bày hay lưu trữ sản phẩm: Hệ thống này giúp duy trì nhiệt độ và độ ẩm phù hợp cho các sản phẩm cần được bảo quản cẩn thận, như các loại thuốc, các tác phẩm nghệ thuật

Hệ thống ĐHKK là một hệ thống có tính ứng dụng cao trong nhiều lĩnh vực của cuộc sống Tuy nhiên, để sử dụng hợp lý và hiệu quả hơn, người dùng cần biết cách vận hành, sửa chữa và bảo dưỡng khi có sự cố xảy ra

Có nhiều thông số trạng thái không khí ảnh hưởng tới sức khỏe của con người, trong đó nhiệt độ và độ ẩm là các thông số gây ảnh hưởng, tác động trực tiếp đến con người

Cơ thể con người giữ mức nhiệt ở khoảng 37 o C Để đảm bảo mức nhiệt này cơ thể luôn sinh ra một lượng nhiệt trong mọi trường hợp Lượng nhiệt này được truyền ra môi trường bằng các phương thức: đối lưu, bức xạ và bay hơi

Các yếu tố về nồng độ chất độc hại, tốc độ không khí ảnh hưởng tới sức khỏe con người Tốc độ không khí tùy thuộc vào dòng chuyển động của không khí và lượng ẩm thoát ra từ cơ thể con người

Như vậy ĐHKK phải đáp ứng được yêu cầu về nhiệt độ và độ ẩm trong phạm vi thích hợp, và đảm bảo được tốc độ của không khí luân chuyển ổn định cũng như nồng độ chất độc không vượt mức cho phép Điều này phụ thuộc vào hệ thống ĐHKK và thông gió của công trình

Qua nghiên cứu của ngành y tế cho thấy, con người cảm thấy thoải mái khi sinh hoạt trong môi trường nhiệt độ khoảng từ 22 ÷ 27 0 C, độ ẩm khoảng từ 30 ÷ 70% Hơn nữa, thực tế cho thấy hiệu quả làm việc của con người tăng lên khi làm việc trong môi trường mát mẻ dễ chịu

Hình 1.1: Minh họa hệ thống điều hòa không khí

Khoa học kỹ thuật ngày càng phát triển nên một số ngành sản xuất hiện nay không thể thiếu quá trình ĐHKK Đối với các ngành công nghiệp như sản xuất giấy, sợi… ĐHKK hầu như có mặt ở tất cả các khâu cuẩ quá trình sản xuất Đối với ngành sản xuất thuốc thì hệ thống điều hòa phải đảm bảo được nhiệt độ, độ ẩm để sản phẩm đạt chất lượng cao

Giới thiệu tổng quan công trình

Dự án nhà máy FDA tọa lạc tại Lô A22, KCN kỹ thuật cao An Phát, Km 47, QL 5,

P Việt Hòa, Tp Hải Dương, Hải Dương Dự án do công ty CP Dược phẩm công nghệ cao FDA làm chủ đầu tư với quy mô hơn 11.000 m 2 gồm 6 dây chuyền: Dây chuyền men; Dây chuyền siro; Dây chuyền đông dược; Dây chuyền thuốc viên; Dây chuyền nang mềm; Dây chuyền mỹ phẩm và trang thiết bị y tế Dự án được Công ty cổ phần Tư vấn thiết kế GMP Groups thực hiện thiết kế và thi công

Hình 1.2: Hình ảnh vị trí trên bản đồ

Hình 1.3: Hình ảnh thực tế nhà máy dược phẩm công nghệ cao FDA

Công trình được xây dựng kiên cố, toạ lạc tại khu đất rộng rãi, cùng với đó là các hệ thống bảo đảm an toàn như hệ thống PCCC, cấp cứu và bảo vệ

• Các phòng kho nguyên/dược liệu, đóng gói/bao bì/chai/lọ/vỉ;

• Các phòng dây chuyền cốm/nang/viên;

• Các phòng kho nguyên/dược liệu, đóng gói/bao bì/chai/lọ/vỉ;

• Các phòng chuyền siro/kẹo/cao/mỹ phẩm dạng khô/dung dịch/kem mỡ;

Xưởng được xây dựng bằng vật liệu xây dựng thông thường hiện nay Khung dầm chịu lực là bê tông cốt thép Sàn bê tông dày 300mm, các tường bao che dày 220mm, vách panel ngăn giữa các phòng dày 50mm Sử dụng sơn epoxy cách nhiệt

Do yêu cầu điều kiện bảo quản nguyên dược liệu, trang thiết bị, quy trình làm việc, cũng như đảm bảo về sức khỏe công nhân, hệ thống ĐHKK và thông gió phải kết hợp được các yêu cầu sau:

• Điều hòa nhiệt độ cho các phòng của xưởng;

• Hệ thống cấp gió tươi và gió thải phù hợp;

• Không khí được lọc bụi, trong sạch

Nhà xưởng phải có sàn kỹ thuật và trần giả bố trí hệ thống HVAC Như vậy chiều cao thực của các phòng bằng chiều cao phòng trừ đi trần giả

Diện tích tường bao là diện tích tường (không kể diện tích cửa ra vào) tiếp xúc trực tiếp với không khí bên ngoài Diện tích tường ngăn là diện tích tường (không kể diện tích cửa ra vào) tiếp xúc gián tiếp với không khí bên ngoài

Hệ thống ĐHKK và thông gió tại công trình

Được xây dựng với mục đích sản xuất dược liệu nên cần đáp ứng tốt nhu cầu ĐHKK về chất lượng không khí, nhiệt độ và độ ẩm phù hợp để đảm bảo khả năng bảo quản các nguyên dược liệu trong nhà máy, cũng như đảm bảo sức khỏe của công nhân viên trong môi trường làm việc được hiệu quả nhất Chính vì thế hệ thống ĐHKK và thông gió chủ yếu tại công trình được sử dụng là AHU

❖ Các thành phần chính trong hệ thống HVAC và công dụng của từng thiết bị a Thiết bị AHU, FCU (bộ xử lý không khí):

AHU (viết tắt từ Air Handling Unit): Là thiết bị xử lý không khí thường được sử dụng trong hệ thống HVAC System Bao gồm trong các nhà xưởng công nghiệp, nhà máy sản xuất dược phẩm, y tế, thực phẩm, điện tử, thực phẩm chức năng, trung tâm thương mại, văn phòng trụ sở …

Hình 1.4: Hình ảnh thực tế AHU tại nhà xưởng

16 b Thiết bị dàn nóng điều hòa:

Là bộ phận quan trọng của hệ thống ĐHKK Đối với dàn nóng điều hòa giải nhiệt gió: Môi chất lạnh ở trạng thái hơi sau khi hấp thụ nhiệt từ dàn lạnh (AHU, FCU) sẽ được đưa về máy nén bên trong dàn nóng để nén đến áp suất cao, nhiệt độ cao Sau đó môi chất được đẩy đến khu vực dàn ống có các lá nhôm tản nhiệt và được quạt gió trong dàn nóng giải nhiệt, tại đây môi chất được giải nhiệt sẽ chuyển từ trạng thái hơi về trạng thái lỏng Nhiệt độ môi chất lúc này giảm đi nhiều so với lúc được nén ra từ máy nén Ngoài ra bên trong dàn nóng có các bộ phận quan trọng khác như: Van tiết lưu, bo mạch, tụ điện, khởi động từ, van đảo chiều (điều hòa 2 chiều), phin lọc, tách dầu, bình tách lỏng, …

Hình 1.5: Dàn nóng tại công trình

17 c Các hệ thống thông gió

❖ Quạt: Quạt cấp gió tươi loại hướng trục, quạt thải gió loại hướng trục Đi kèm là phụ kiện lắp đặt quạt và vật tư phụ cho quạt

Hình 1.6: Các miệng gió tại công trình Đi kèm là phụ kiện lắp đặt louver và vật tư cho louver: Van chỉnh gió, cùng phụ kiện và vật tư đi kèm

• Ống gió chế tạo bằng tole tráng kẽm

• Ống gió chế tạo bằng inox SS

• Cách nhiệt ống gió dạng tấm

• Tiêu âm cho ống gió dạng tấm

❖ Hộp tiêu âm quạt Đi kèm là phụ kiện lắp đặt và vật tư

❖ Hệ thống ống dẫn môi chất lạnh và nước ngưng Gồm có: ống đồng, cách nhiệt ống đồng với đường kớnh ứ thiết kế và ống nước ngưng, cỏch nhiệt ống nước ngừng với đường kớnh ứ thiết kế đi kốm là phụ kiện và vật tư cho ống đồng và ống nước ngưng.Các thiết bị liên quan như: Điện điều khiển, máng cáp bảo vệ ống đồng, các co, nối…

Chọn cấp điều hòa cho công trình

Theo tiêu chuẩn GMP về thuốc tiêm và dịch truyền Cần được đẹp, hệ thống hiện đại, giá thành hợp lý, chi phí sử dụng thấp nhất và thuận tiện vệ sinh Cụ thể:

- Toàn bộ hệ thống thiết bị vật tư mới 100% được sản xuất từ các nước G7 thế hệ mới (được sản xuất theo tiêu chuẩn ISO9000 và kèm theo các chứng nhận chất lượng)

- Hệ thống lắp đặt phải đảm bảo không khí cung cấp cho khu vực sản xuất đạt tiêu chuẩn GMP của ASEAN Đảm bảo các thông số nhiệt độ, độ ẩm, độ sạch với môi trường vi khí hậu được tạo ra theo Tiêu Chuẩn Việt Nam

Lượng không khí sạch do hệ thống ĐHKK và thông gió cung cấp đảm bảo mức tiêu chuẩn 10 – 15 m 3 /h cho mỗi người trong phòng Đồng thời tạo ra các vùng đệm như hành lang để tránh sự thay đổi nhiệt độ quá lớn cho công nhân làm việc trong quá trình đi lại giữa các khu vực trong các phân xưởng

Hệ thống ĐHKK được thiết kế hợp lý với khả năng phục vụ độc lập cho từng khu vực theo các yêu cầu sử dụng riêng biệt Bố trí hợp lý các hệ thống phụ như lấy gió tươi, xả gió thải, thải nước ngưng từ các dàn lạnh Toàn bộ hệ thống thiết kế có sự kết hợp với các hạng mục kỹ thuật khá đặc biệt không gây ảnh hưởng đến nội thất và cảnh quan công trình

“Thông số tính toán bên ngoài cho thiết kế ĐHKK được chia thành 3 cấp: I, II và III

- Cấp I với số giờ cho phép không đảm bảo chế độ nhiệt ẩm bên trong nhà là m = 35 h/năm, ứng với hệ số bảo đảm Kbđ = 0,996 - dùng cho hệ thống ĐHKK trong các công trình có công dụng đặc biệt quan trọng;

- Cấp II với số giờ cho phép không đảm bảo chế độ nhiệt ẩm bên trong nhà là m = 150 h/năm đến 200 h/năm, ứng với hệ số bảo đảm Kbđ = 0,983 đến 0,977 - dùng cho các hệ thống ĐHKK đảm bảo điều kiện tiện nghi nhiệt và điều kiện công nghệ trong các công

19 trình có công dụng thông thường như công sở, cửa hàng, nhà văn hóa-nghệ thuật, nhà công nghiệp;

- Cấp III với số giờ cho phép không đảm bảo chế độ nhiệt ẩm bên trong nhà là m = 350 h/năm đến 400 h/năm, ứng với hệ số bảo đảm Kbđ = 0,960 đến 0,954 - dùng cho các hệ thống ĐHKK trong các công trình công nghiệp không đòi hỏi cao về chế độ nhiệt ẩm và khi TSTT bên trong nhà không thể đảm bảo được bằng thông gió tự nhiên hay cơ khí thông thường không có xử lý nhiệt ẩm.”

Công trình “Nhà máy sản xuất dược phẩm FDA – Hải Dương” có năng suất lạnh tương đối lớn Hệ thống phải làm việc quanh năm, như đã phân tích ở trên thì hệ thống AHU đã thoả mãn những gì công trình yêu cầu Chọn hệ thống AHU là hợp lý với thực tế hiện nay vì nó tốn ít công lặp đặt, tiết kiệm năng lượng, có tính tự động hoá cao.

Chọn thông số thiết kế

Các thông số tính toán của không khí trong nhà máy phải phù hợp với yêu cầu kinh tế và nhằm đảm bảo tiêu chuẩn về nhiệt độ cho việc sản xuất và bảo quản sản phẩm

Theo vị trí địa lý tại thành phố Hải Dương, tỉnh Hải Dương với thời tiết là mùa hè, từ đó nhóm đã chọn ra được thông số nhiệt độ và độ ẩm ảnh hưởng đến công trình

Bảng 1.1: Nhiệt độ và độ ẩm không khí trong phòng được thiết kế tại công trình Điều kiện phân xưởng Sinh hoạt, lưu trữ Pha chế Sấy, ra kẹo Đơn vị

Nhiêt độ bầu khô 25 23 23 ºC Độ ẩm tương đối 60 60 50 % Độ chứa hơi 11,9 10,5 8,7 kg/kg kkk

Nhiệt độ đọng sương 16,7 14,9 12,1 ºC

Bảng 1.2: Chọn thông số tính toán ngoài xưởng theo tháng nóng nhất trong năm

𝑡 𝑚𝑎𝑥 , 𝑡 𝑚𝑖𝑛 – nhiệt độ lớn nhất và nhỏ nhất trong năm đo lúc 13 ÷ 15 giờ

𝑡 𝑡𝑏 𝑚𝑎𝑥 , 𝑡 𝑡𝑏 𝑚𝑖𝑛 – nhiệt độ trung bình của tháng nóng nhất và nhỏ nhất trong năm

𝜑 𝑚𝑎𝑥 13÷15 , 𝜑 𝑚𝑖𝑛 13÷15 - độ ẩm lúc 13 ÷ 15 giờ của tháng nóng nhất trong năm

Hệ thống điều hòa không khi của nhà xưởng được chọn là hệ thống cấp III, vậy các thông số tính toán ta chọn đối với hệ thống cấp III là:

Khi đó tra bảng N2 và A1 [TL3], ta có:

Riêng phòng 39, 40 do yêu cầu khắt khe về độ ẩm và để đảm bảo cho sản phẩm đạt tiêu chuẩn, ta chọn hệ thống cấp II tức là việc chọn hệ thống cấp II sẽ giúp nâng hệ số bảo đảm Kbđ giúp cho khu vực phòng 39, 40 luôn đủ tải

Hệ Thống Mùa hè Mùa đông

Nhiệt độ Độ ẩm Nhiệt độ Độ ẩm

Hình 1.7: Bản vẽ CAD minh họa thông số thiết kế điều hòa

TÍNH TOÁN NHIỆT TẢI

Phương pháp tính toán nhiệt tải

Nhiệt tải của hệ thống ĐHKK là phụ tải lạnh của hệ thống, giúp nó có khả năng khử được lượng nhiệt thừa (nhiệt hiện thừa và nhiệt ẩn thừa) phát sinh trong không gian cần điều hòa nhằm duy trì mức nhiệt độ và độ ẩm trong không gian theo yêu cầu Các yếu tố phát sinh lượng nhiệt hiện thừa và nhiệt ẩn thừa, dựa vào nguồn gốc ta có thể phân chia thành hai nhóm:

Nhiệt thừa xuất phát từ bên trong không gian cần điều hòa (do đèn chiếu sáng, máy móc thiết bị, con người …)

Nhiệt thừa do sự xâm nhập của các nguồn nhiệt bên ngoài vào trong không gian cần điều hòa (do bức xạ mặt trời, độ chênh lệch nhiệt độ không khí giữa bên trong và bên ngoài không gian điều hòa, gió tươi mang vào, gió lọt…)

Do đặc điểm vị trí địa lý của Hải Dương nên sự chênh lệch nhiệt độ giữa các mùa trong năm không nhiều Thế nên hệ thống ĐHKK ở đây chỉ sử dụng với mục đích làm lạnh Vậy ta chỉ cần tính năng suất lạnh mùa hè, không cần tính năng suất sưởi mùa đông

Có nhiều phương pháp để tính toán cân bằng nhiệt ẩm Trong đồ án này trình bày phương pháp tính cân bằng nhiệt ẩm theo phương pháp Carrier Phương pháp tính tải lạnh Carrier chỉ khác phương pháp truyền thống ở cách xác định năng suất lạnh Q 0 mùa hè bằng cách tính tổng nhiệt hiện thừa Q ht và nhiệt ẩn thừa Q at của mọi nguồn nhiệt tỏa hay xâm nhập vào phòng điều hòa:

Hình 2.1: Sơ đồ tính toán nhiệt hiện theo phương pháp Carrier

Tính nhiệt hiện thừa và nhiệt ẩn thừa

2.2.1 Nhiệt hiện bức xạ qua kính 𝐐 𝟏

Biểu thức xác định gần đúng theo kinh nghiệm nhiệt bức xạ qua kính vào phòng:

𝑛 𝑡 : Hệ số tác động tức thời, tra bảng 4.6 [TL1, tr.156-157], n t = f(g s ) với g s là giá trị mật độ (khối lượng riêng) diện tích trung bình toàn bộ kết cấu bao che (bao gồm: sàn, tường, trần) Giá trị của g s tính như sau: g s =G 1 ′ + 0,5G ′′

𝐺’: Khối lượng tường ngoài tiếp xúc trực tiếp với bức xạ mặt trời và của sàn nằm trên mặt đất, kg;

𝐺”: Khối lượng tường không tiếp xúc với bức xạ mặt trời và của sàn không nằm trên mặt đất, kg;

Q 1 ′ : nhiệt bức xạ tức thời lớn nhất qua kính vào phòng

𝜀 𝑐 : Hệ số ảnh hưởng của độ cao so với mực nước biển

Công trình cao hơn mặt nước biển H = 4 m ε c = 1 + H

𝜀 đ𝑠 : Hệ số ảnh hưởng của độ chênh lệch nhiệt độ đọng sương của không khí quan sát so với nhiệt độ đọng sương của không khí trên mặt nước là 20 o C, nhiệt độ đọng sương tháng nóng nhất là t s = 32,4℃ (Hải Dương) Xác định theo công thức: ε đs = 1 −t s − 20

𝜀 𝑚𝑚 : Hệ số ảnh hưởng của mây mù, khi trời không mây ε mm = 1;

𝜀 𝑘ℎ : Hệ số ảnh hưởng của khung kim loại ε kh = 1,17;

𝜀 𝑚 : Hệ số kính phụ thuộc màu sắc;

Kính được sử dụng là kính cơ bản trong suốt nên ε m = 1

𝜀 𝑟 : Hệ số mặt trời ảnh hưởng, Kính cơ bản ε r = 1;

Ta lấy ví dụ cho phòng 60 đóng gói cấp 2:

274 = 514 kg m⁄ 2 Với g s = 514 kg m⁄ 2 , Tra bảng 4.6 - 4.7 [TL1, tr.156 - 157] ta được: n t = 0,62

*Kết quả các phòng còn lại được trình bày ở phụ lục (xem bảng phụ lục 2.1)

2.2.2 Nhiệt hiện truyền qua mái 𝐐 𝟐𝟏

Trường hợp trần mái có bức xạ mặt trời (tầng thượng) thì lượng nhiệt truyền vào phòng gồm 2 thành phần: do bức xạ mặt trời và do chênh lệch nhiệt độ giữa không khí trong nhà và ngoài nhà

Dưới tác dụng của bức xạ mặt trời, mái dần dần nóng lên do hấp thụ nhiệt Một phần lượng nhiệt hấp thụ toả ngay vào không khí ngoài trời bằng đối lưu và bức xạ Một phần truyền qua kết cấu mái vào trong phòng điều hòa và toả vào lớp không khí trong phòng cũng bằng đối lưu và dẫn nhiệt

Tuỳ theo vật liệu, độ dầy của kết cấu mái mà cường độ dòng nhiệt toả vào phòng lớn hay nhỏ, độ trễ nhiều hay ít

Việc xác định chính xác các lượng nhiệt này cũng như việc xác định độ trễ, cường độ, thời điểm đạt cực đại là khá phức tạp Trong kỹ thuật ĐHKK được tính toán gần đúng theo biểu thức:

Q 21 = F × k × ∆t tđ , (𝑊) Mái bằng của phòng điều hòa có 3 dạng: a Phòng điều hòa nằm giữa các tầng trong một tòa nhà điều hòa, nghĩa là bên trên cũng phòng là điều hòa khi đó Δt = 0 và 𝑄21 = 0 b Phía trên phòng điều hòa đang tính toán là phòng không điều hòa, khi đó lấy k ở bảng 4.15 [TL1] và Δ𝑡 = 0,5(𝑡𝑁 - 𝑡𝑇) c Trường hợp trần mái có bức xạ mặt trời, lượng nhiệt truyền vào phòng do bức xạ mặt trời và do chênh lệch nhiệt độ giữa bên ngoài và bên trong nhà

Trong đó: t N - Nhiệt độ không khí ngoài trời; t N - Nhiệt độ không khí bên trong không gian điều hòa

∆t tđ - hiệu nhiệt độ tương đương, được xác định theo biểu thức:

27 k- hệ số truyền nhiệt qua mái, phụ thuộc vào kết cấu và vật liệu làm mái;

Hình 2.2: Phiếu thử nghiệm mẫu Panel PU của công ty Panel Niềm Tin Việt

2.2.3 Nhiệt hiện truyền qua vách 𝐐 𝟐𝟐

Nhiệt truyền qua vách Q 22 gồm 2 thành phần:

- Do chênh lệch nhiệt độ giữa ngoài trời và trong nhà ∆t = (t N − t T )

- Do bức xạ mặt trời vào tường, tuy nhiên ta coi lượng nhiệt này là không đáng kể

Nên nhiệt truyền qua vách chủ yếu là do chênh lệch nhiệt độ giữa bên trong và bên ngoài nhà

Nhiệt truyền qua vách được tính theo biểu thức sau:

Q 22 = ∑ Q 2i = k i × F i × ∆t = Q 22t + Q 22c + Q 22k , (𝑊) Trong đó: k i : Hệ số truyền nhiệt tương ứng của tường, cửa, kính, W m⁄ 2 K;

F i : Diện tích tường, cửa, kính, tương ứng, m 2 ;

Q 2i : Nhiệt truyền qua tường, cửa ra vào, cửa sổ;

Hình 2.2: Hình vẽ kết cấu của tường Bảng 2.3: Thông số tính toán

Vật liệu Độ dày (δ mm) Hệ số dẫn nhiệt (λ W⁄mK)

Hệ số truyền nhiệt của tường được xác định bằng biều thức: k = 1

1 α N + ∑δ i λ i + 1 α T , (W m⁄ 2 K) α N = 20 W m⁄ 2 K- hệ số tỏa nhiệt phía ngoài tường khi tiếp xúc trực tiếp với không khí bên ngoài; α N = 10 W m⁄ 2 K- hệ số tỏa nhiệt phía ngoài tường khi tường tiếp xúc gián tiếp với không khí bên ngoài; α T = 10 W m⁄ 2 K - hệ số tỏa nhiệt phía trong nhà; δ i - độ dày lớp vật liệu thứ i của cấu trúc tường, m; λ i - hệ số dẫn nhiệt lớp vật liệu thứ i của cấu trúc tường W mK⁄ , bảng 4.11 [TL1, tr.166]

Ta có các hệ số truyền nhiệt: k 1 hệ số truyền nhiệt của tường 220 mm do chênh lệch nhiệt độ trong phòng và ngoài trời

= 1,83 W m⁄ 2 K k 2 hệ số truyền nhiệt của tường 220 mm do chênh lệch nhiệt độ trong phòng và không gian đệm W m⁄ 2 K k 3 = 1

= 1,68 W m⁄ 2 K k 3 hệ số truyền nhiệt của tường 110 mm do chênh lệch nhiệt độ trong phòng và không gian đệm (không tiếp xúc trực tiếp với khí trời) W m⁄ 2 K k 2 = 1

30 k 4 hệ số truyền nhiệt của tường 50mm Panel PU tiếp xúc gián tiếp không khí bên ngoài hoặc tiếp xúc với không gian điều hòa W m⁄ 2 K k 4 = 1

❖ Nhiệt truyền qua cửa ra vào 𝐐 𝟐𝟐𝐜

Nhiệt truyền qua cửa ra vào được xác định theo biểu thức:

∆t - hiệu nhiệt độ trong và ngoài nhà; k- hệ số truyền nhiệt qua cửa, W m⁄ 2 K k 1 = 1

Do tính chất là xưởng sản xuất nên công trình hầu như không có kính, có thể xem

Diện tích tường chịu bức xạ 79,7 − 2 × 4,23 = 71,24 𝑚 2

2.2.4 Nhiệt hiện truyền qua nền 𝐐 𝟐𝟑

Các sàn phía dưới không phải là không gian điều hòa thì được tính theo công thức:

Trong đó: k - hệ số truyền nhiệt qua sàn, W/m 2 K, tra bảng 4.15 [TL1, tr.170]

∆t - hiệu nhiệt độ bên trong và bên ngoài

Hệ số truyền nhiệt qua nền k = 2.18 tra bảng 4.15 [TL1, tr.170]

2.2.5 Nhiệt hiện tỏa do đèn chiều sáng 𝐐 𝟑𝟏

Nhiệt hiện tỏa ra do đèn chiếu sáng được xác định theo biểu thức sau:

Q: Tổng nhiệt tỏa ra do chiếu sáng; nt - Hệ số tác dụng tức thời của đèn chiếu sáng; nđ - Hệ số tác dụng đồng thời của đèn chiếu sáng

Do số lượng bóng đèn và công suất bóng đèn đã được đưa ra sẵn trong thông tin như án nên

Q = N = n x q = 40 x 40 = 1600 W nt = 0,83 tra bảng 4.8 [TL1, tr.158] nd = 0,85

2.2.6 Nhiệt hiện tỏa do máy móc 𝐐 𝟑𝟐

Q32 là phần nhiệt tỏa do sử dụng các loại máy và các dụng cụ dùng điện Nhiệt toà do máy móc dùng động cơ điện như quạt gió trong hệ thống ống gió hoặc trong các phân xưởng sản xuất được tính toán như sau:

N – Công suất điện ghi trên dụng cụ;

𝜼 – hiệu suất động cơ, tra bảng 4.16 [TL1, tr.173]

Ta lấy ví dụ cho phòng 48 phòng sấy cao:

2.2.7 Nhiệt hiện và ẩn do người tỏa ra 𝐐 𝟒𝐡 , 𝐐 𝟒𝐚

Nhiệt hiện do người tỏa ra: 𝑸 𝟒𝒉

Nhiệt hiện do người tỏa vào phòng chủ yếu bằng bức xạ, đối lưu, được xác định theo biểu thức:

Q 4h = n t × n đ × n × q h , (𝑊) Trong đó: n − số người trong phòng điều hòa; q h - nhiệt hiện tỏa ra từ một người, W/người Lấy định hướng theo bảng 4.18 [TL1, tr.175]; n t - Hệ số tác dụng tức thời, tra theo bảng 4.8 [TL1, tr.158]; n đ -Hệ số tác dụng không đồng thời, ta có: n đ = 1

Nhiệt ẩn do người tỏa ra: 𝑸 𝟒𝒂

Nhiệt ẩn do người tỏa ra được xác định theo biểu thức:

Q 4a = n × q a , (𝑊) Trong đó: n- số người trong phòng điều hòa; q a - nhiệt ẩn tỏa ra từ một người, W/người Lấy định hướng theo bảng 4.18 [TL1, tr.175]

Nhiệt tỏa ra từ cơ thể con người q h = 77,5 W người⁄ Tra bảng 4.18 [TL1, tr.175]

Hệ số tác dụng đồng thời n đ = 1

Hệ số tác dụng tức thời n t = 1 Tra bảng 4.8 [TL1 trang 158]

Số người trong phòng điều hòa có mật độ 12 m 2 ⁄người suy ra: n = 15 người Suy ra:

Nhiệt ẩn do một người tỏa ra q a = 142,5 W người⁄ Tra bảng 4.8 [TL1 Tr.158]

Số người trong phòng điều hòa 15 người

2.2.8 Nhiệt hiện và ẩn do gió tươi mang vào 𝐐 𝐡𝐍 , 𝐐 𝐚𝐍

Phòng điều hòa luôn phải được cung cấp lượng gió tươi để bảo đảm đủ oxi cần thiết cho mỗi người ở trong phòng Do gió tươi có trạng thái ngoài trời N với enthalpy I N và dung ẩm d N lớn hơn không khí trong phòng nên khi đưa vào phòng, gió tươi sẽ tỏa ra một lượng nhiệt hiện Q hN và nhiện ẩn Q aN

❖ Nhiệt hiện do gió tươi mang vào: 𝑸 𝒉𝑵

Nhiệt hiện do gió tươi mang vào được xác định theo biểu thức:

Q hN = 1,2 × n × l × (t N − t T ), (𝑊) Trong đó: n - số người trong phòng điều hòa; l - lượng khí tươi cần cho một người trong một giây, l/s Theo TCVN 5687:2010

❖ Nhiệt ẩn do gió tươi mang vào: 𝑸 𝒂𝑵

Nhiệt hiện do gió tươi mang vào được xác định theo biểu thức:

Q aN = 3,0 × n × l × (d N − d T ), (W) Trong đó: n - số người trong phòng điều hòa; l - lượng khí tươi cần cho một người trong một giây, l/s Theo TCVN 5687:2010; d N , d T là ẩm dung g kg⁄

Ta lấy ví dụ cho phòng 60 đóng gói cấp 2

Số người trong phòng điều hòa n người;

Lượng không khí tươi cần cho một người l = 7,5 l s⁄

2.2.9 Nhiệt hiện và ẩn do gió lọt 𝐐 𝟓𝐡 , 𝐐 𝟓𝐚

Không gian điều hòa được làm kín để có thể chủ động kiểm soát được lượng gió tươi cấp cho phòng nhằm tiết kiệm năng lượng nhưng vẫn có hiện tượng rò rỉ không khí qua khe cửa sổ, cửa ra vào hay khi mở cửa để ra vào

➢ Nhiệt hiện do gió lọt: 𝑸 𝟓𝒉

Nhiệt hiện do gió lọt được xác định theo biểu thức:

Q 5h = 0,39ξ × V × (t N − t T ) Trong đó: ξ- hệ số kinh nghiệm xác định theo bảng 4.20 [TL1, tr.177];

➢ Nhiệt ẩn do gió lọt: 𝑸 𝟓𝒂

Nhiệt ẩn do gió lọt được xác định theo biểu thức:

Q 5a = 0,84ξ × V × (d N − d T ) Trong đó: ξ- hệ số kinh nghiệm xác định theo bảng 4.20 [TL1, tr.177];

Ta lấy ví dụ cho phòng 60 đóng gói cấp 2

➢ Nhiệt hiện do gió lọt: 𝑸 𝟓𝒉

Hệ số kinh nghiệm ξ = 0,57 Tra bảng 4.20 [TL1, tr.177]

➢ Nhiệt ẩn do gió lọt: 𝑸 𝟓𝒂

2.2.10 Nhiệt tổn thất do các nguồn khác: Q 6

Ngoài các nguồn nhiệt được nêu trên, còn có các nguồn nhiệt khác ảnh hưởng tới thông số phụ tải lạnh như:

• Nhiệt hiện và ẩn tỏa ra từ các thiết bị trao đổi nhiệt, các ống dẫn nước nóng và lạnh đi qua phòng điều hòa;

• Nhiệt tỏa từ quạt và nhiệt tổn thất qua đường ống gió làm cho không khí lạnh bên trong nóng lên,… Tuy nhiên, các tổn thất nhiệt trong các trường hợp trên là nhỏ Nên ta có thể bỏ qua, Q6 = 0

Thành lập và tính toán sơ đồ ĐHKK

Sơ đồ ĐHKK được thiết lập dựa trên kết quả tính toán cân bằng nhiệt ẩm và thoả mãn các yêu cầu tiện nghi của còn người với yêu cầu công nghệ phải phù hợp với điều kiện khí hậu

Nhiệm vụ của việc lập sơ đồ ĐHKK là xác lập quá trình xử lí không khí trên ẩm đồ t-d, lựa chọn các thiết bị và tiến hành kiểm tra các điều kiện như nhiệt độ đọng sương, điều kiện vệ sinh, lưu lượng không khí qua dàn lạnh…

Trong từng điều kiện cụ thể mà ta có thể lựa chọn các sơ đồ: sơ đồ thẳng, sơ đồ tuần hoàn 1 cấp hay sơ đồ tuần hoàn 2 cấp Mỗi sơ đồ đều có ưu nhược điểm riêng nhưng phải lựa chọn sao cho phù hợp với đặc điểm của công trình cũng như tầm quan trọng của phòng điều hòa Do đó việc lựa chọn một ĐHKK thích hợp cho một công trình đòi hỏi phải xem xét cả mặt kỹ thuật lẫn kinh tế để tìm ra phương án tối ưu nhất

Sơ đồ tuần hoàn 1 cấp được sử dụng rộng rãi nhất vì hệ thống tương đối đơn giản, đảm bảo được yêu cầu về sinh, vận hành không phức tạp lại có tính kinh tế cao Sơ đồ này được sử dụng ở các lĩnh vực điều hòa tiện nghi và điều hòa công nghệ yêu cầu xử lý không khí kiểu trung tâm như hội trường, rạp hát, khách sạn, tiền sảnh, siêu thị, nhà ăn, phòng họp… Đối với công trình “Nhà máy sản xuất dược phẩm FDA – Hải Dương” Qua quá trình phân tích đặc điểm, yêu cầu về chi phí ta thì chỉ cần sử dụng sơ đồ tuần hoàn không khí 1 cấp là có thể đáp ứng yêu cầu được đặt ra Sơ đồ này có các ưu điểm chính sau:

- Tiết kiệm năng lượng hơn so với sơ đồ thẳng tuy nhiên thiết bị phức tạp hơn so với sơ đồ thẳng

- Thiết bị đơn giản hơn so với sơ đồ tuần hoàn 2 cấp mà vẫn đảm bảo tiêu chuẩn vệ sinh

- Máy làm việc nhẹ tải, giảm đầu tư chi phí vận hành

- Tuổi thọ máy cao, vận hành đơn giản

2.3.1 Nguyên lý sơ đồ ĐHKK một cấp

Hình 2.3: Sơ đồ nguyên lý của hệ thông tuần hoàn 1 cấp

❖ Nguyên lý làm việc của hệ thống

AHU – Bộ xử lý không khí; N – Không khí ngoài trời; T – Không khí trong phòng;

1 – Cửa lấy gió tươi; 2 – Bộ lọc không khí; 3 – Dàn lạnh; 4 – Dàn gia nhiệt; 5 –

Bộ làm ẩm; 6 – Quạt thổi; 7 – Miệng thổi gió vào phòng; 8 – Không gian điều hòa;

9 – Quạt hút; 10 – Ống gió hồi và cửa điều chỉnh lưu lượng gió hồi; 11– Ống xả gió và van điều chỉnh lưu lượng gió xả; 12 – Buồng hòa trộn

Nguyên lý làm việc của hệ thống như sau: Không khí ngoài trời (gió tươi) với lưu lượng G0 (kg/ph), trạng thái N được hút qua cửa lấy gió tươi vào buồng hòa trộn (12) Tại đây, xảy ra quá trình hòa trộn với không khí hồi có trạng thái T và lưu lượng GR Sau khi hòa trộn hỗn hợp không khí có trạng thái H lưu lượng là G0 + GR được đưa qua bộ xử lý không khí bao gồm bộ lọc (2), dàn lạnh (3), dàn gia nhiệt (4), bộ làm ẩm (5) để đạt được trạng thái không khí O, sau đó được quạt đưa vào không gian điều hòa qua các miệng thổi phân phối (7) Trạng thái không khí vào là V Trong không gian điều hòa không khí sẽ tự biến đổi trạng thái không khí từ V đến T do nhận nhiệt thừa và ẩm thừa trong không gian Sau đó không khí có trạng thái T được quạt hút qua các miệng hút, thải một phần ra ngoài theo đường xả và đưa một phần về hòa trộn theo đường hồi

2.3.2 Xác định các điểm trên ẩm đồ Để xác định được các điểm trên ẩm đồ ta phải sử dụng một loạt đại lượng khác nhau:

- Hệ số nhiệt hiện, gồm: hệ số nhiệt hiện phòng, hệ số nhiệt hiện tổng và hệ số nhiệt hiện hiệu dụng

- Hệ số đi vòng εBF

- Điểm đọng sương thiết bị

Sử dụng ẩm đồ với các đại lượng trên độ chính xác cao hơn Vì điểm O tuỳ theo kiểu dàn lạnh hay dàn phun, số hàng ống, diện tích bề mặt trao đổi nhiệt lớn hay nhỏ mà có thể đạt φ = 90% đến φ = 100% chứ không lấy định hướng như phương pháp truyền thống

❖ Điểm gốc G và hệ số nhiệt hiện SHF (ε h ) Điểm gốc G xác định trên ẩm đồ là điểm có trạng thái ( t = 24 o C,  = 50%) Thang chia hệ số nhiệt hiện (εh) được đặt ở bên phải ẩm đồ

Hình 2.4: Điểm gốc G (t = 24 o C,  = 50%) và thang chia hệ số nhiệt hiện

❖ Hệ số nhiệt hiện trong phòng RSHF (Room Sensible Heat Factor): 𝜺 𝒉𝒇

Hệ số nhiệt hiện trong phòng là tỷ số của nhiệt hiện trong phòng và tổng nhiệt trong phòng: ε hf = Q hf

Q hf - Tổng nhiệt hiện của phòng (không có thành phần nhiệt hiện gió tươi, gió lọt)

Q af - Tổng nhiệt ẩn của phòng (không có thành phần nhiệt ẩn gió tươi, gió lọt)

Tổng nhiệt hiện gồm có: Nhiệt hiện bức xạ qua kính Q 11 , nhiệt hiện truyền qua mái bằng bức xạ và do ∆t Q 21 , nhiệt hiện truyền qua vách Q 22 , nhiệt hiện truyền qua nền Q 23 , nhiệt hiện tỏa do đèn chiếu sáng Q 31 , nhiệt hiện tỏa do thiết bị điện Q 32 , nhiệt hiện do người tỏa ra Q 4h

Tổng nhiệt ẩn gồm có: nhiệt ẩn do người tỏa ra Q 4a

Ta lấy ví dụ cho phòng 60 đóng gói cấp 2…

Q af = Q 4a = 2138 W Suy ra: ε hf = Q hf

❖ Hệ số nhiệt hiện tổng GSHF (Grand Sensible Heat Factor): 𝜺 𝒉𝒕

Hệ số nhiệt tổng là tỷ số của nhiệt hiện tổng với nhiệt tổng mà dàn lạnh hoặc thiết bị điều hòa được yêu cầu xử lý ε ht = Q h

𝑄 ℎ - Thành phần nhiệt hiện, kể cả thành phần nhiệt hiện do gió tươi đem vào Q hN và gió lọt Q 5h , Qbsh

𝑄 𝑎 - Thành phần nhiệt ẩn, kể cả thành phần nhiệt ẩn do gió tươi đem vào Q aN và gió lọt Q 5a , Qbsa

Qt: Tổng nhiệt thừa dùng để tính năng suất lạnh, W

• Qa = Qaf + QaN + Q5a + Qbsa = 2138 + 4691 + 5471 + 1051 = 11137 W ε ht = Q h

Hệ số đi vòng  BF : là tỷ số giữa lượng không khí qua dàn lạnh nhưng không trao đổi nhiệt ẩm với bề mặt dàn (coi như đi qua dàn) so với toàn bộ lượng không khí qua dàn lạnh ε BF = G H

GH: Lưu lượng không khí qua dàn lạnh nhưng không trao đổi nhiệt ẩm với bề mặt dàn (kg/s), nên vẫn còn trạng thái điểm hòa trộn H

Go: Lưu lượng không khí qua dàn có trao đổi nhiệt ẩm với dàn (kg/s), và đạt được trạng thái O

G = GH + Go: Tổng lưu lượng không khí qua dàn lạnh, kg/s

Hệ số đi vòng  BF phụ thuộc vào rất nhiều yếu tố trong đó quan trọng nhất là bề mặt trao đổi nhiệt của dàn, cách sắp xếp bố trí bề mặt trao đổi nhiệt ẩm, số hàng ống, tốc độ khí Đối tượng tính toán là phân xưởng, ta có thể dựa vào bảng 4.22 [TL1, tr.191] ta được

❖ Hệ số nhiệt hiện hiệu dụng ESHF (𝜺 𝒉𝒆𝒇 )

Hệ số nhiệt hiện hiệu dụng ESHF là tỷ số giữa nhiệt hiện hiệu dụng của phòng và nhiệt tổng hiệu dụng của phòng được tính như sau: ε hef = Q hef

Qhef: Nhiệt hiện hiệu dụng của phòng ERSH

Qaef: Nhiệt ẩn hiệu dụng của phòng ERSH

QhN: Nhiệt hiện do gió tươi mang vào, W

QaN: Nhiệt ẩn do gió tươi mang vào, W

 BF : Hệ số đi vòng ε hef = Q hef

Qaef = Qaf + εBF x QaN = 2137 + 0,05 x 4016 = 2539 W ε hef = Q hef

Nhiệt độ đọng sương của thiết bị là nhiệt độ mà khi tiếp xúc và làm lạnh hỗn hợp không khí tái tuần hoàn với không khí tươi Đường  ht cắt đường  = 100% tại S thì điểm

S chính là điểm đọng sương và nhiệt độ ts là nhiệt độ đọng sương của thiết bị

*Kết quả nhiệt độ đọng sương các phòng được trình bày ở phụ lục (xem bảng phụ lục 2.13)

❖ Thành lập sơ đồ tuần hoàn một cấp

Sơ đồ tuần hoàn một cấp với các điểm N, T, H, O, V, S với các hệ số nhiệt hiện, hệ số đi vòng được giới thiệu trên hình

Hình 2.5: Sơ đồ tuần hoàn 1 cấp

Sơ đồ tuần hoàn không khí một cấp với các hệ số nhiệt hiện, hệ số đi vòng và quan hệ qua lại với các điểm T, N, H, O, S

• Điểm T, N lần lượt là trạng thái không khí ở trong nhà và ngoài trời

• Điểm H là trạng thái hòa trộn không khí tươi và không khí tuần hoàn

• Điểm S là điểm đọng sương không khí qua thiết bị

• Điểm O, V điểm không khí thổi vào phòng từ thiết bị

− Xác định các điểm : T (tT = 25 o C, φ = 70%), N (tN = 32,4 o C, φ = 83%) và G (24 o C, 50%)

− Đánh dấu trên trục SHF các giá trị vừa tìm được: εhf = 0,77 εht = 0,46 εhef = 0,74

− Qua T kẻ đường song song với G - εhef cắt φ = 100% ở S (tS = 18 o C, φ = 100%), xác định được nhiệt độ đọng sương ts = 18 o C

− Qua S kẻ đường song song với G - εht cắt đường NT tại H, xác định được điểm hòa trộn H (tH = 27,2 φ = 76%)

− Qua T kẻ đường song song với G - εhf cắt đường SH tại O (tO = 19,2 o C, φ %)

− Khi bỏ qua tổn thất nhiệt từ quạt gió và từ đường ống gió ta có O ≡ V là điểm thổi vào

− Các quá trình trên đồ thị:

− TH và NH là quá trình hòa trộn không khí

− HV là quá trình làm lạnh, khử ẩm

− VT quá trình tự thay trạng thái của không khí trong phòng

Hình 2.6: Xác định các điểm trạng thái trên ẩm đồ sơ đồ tuần hoàn không khí một cấp phòng đóng gói cấp 2 và chưa thành phẩm

2.3.3 Kiểm tra điều kiện đảm bảo tiêu chuẩn vệ sinh

− Kiểm tra nhiệt độ phòng và nhiệt độ thổi vào: tV ≥ tT – a

− Đối với hệ thống điều hòa không khí thổi từ trên xuống, tức là không khí ra khỏi miệng thổi cần phải đi qua không gian đệm trước khi đi vào vùng làm việc: a = 10 o C [TL6, tr.74] tV ≥ tT – a = 25 – 10 = 15 < 15,6

− Vậy thỏa mãn điều kiện về vệ sinh và an toàn cho sức khỏe con người

Tính toán lưu lượng không khí qua dàn lạnh bằng biểu thức:

Qhef: Nhiệt hiện hiệu dụng của phòng, (W); tT, tS: Nhiệt độ trong phòng và nhiệt độ đọng sương ( 0 C); εBF: Hệ số đi vòng

Lưu lượng không khí L cần thiết để dập lượng nhiệt thừa hiện và ẩn của phòng điều hòa, đó cũng chính là lưu lượng không khí đi qua dàn làm lạnh sơ bộ sau khi được hòa trộn Tuy trong công thức không có hệ số nhiệt hiện hiệu dụng, nhưng chính nhờ nó ta mới có thể xác định được nhiệt độ đọng sương ts trên đồ thị

2.3.5 Kiểm ta năng suất lạnh Q 0

Năng suất lạnh của hệ thống điều hòa không khí có thể được tính kiểm tra bằng công thức:

G: lưu lượng khối lượng không khí đi qua dàn lạnh, (kg/s);

G = ρ x L ρ: Khối lượng riêng (mật độ) không khí ρ = 1,29 (kg/m 3 );

L: Lưu lượng thể tích của không khí, (m 3 /s);

LN: Lượng khí tươi đem vào, (l/s);

LT: Lượng không khí tái tuần hoàn, (l/s);

IH: Enthalpy không khí điểm hòa trộn trùng không khí vào dàn lạnh, (kJ/kg);

Iv: Enthalpy không khí điểm thổi vào trùng không khí ra khỏi dàn lạnh, (kJ/kg);

Bảng 2.5: So sánh công suất dàn lạnh giữa nhóm tính toán và bên thiết kế:

Nhóm tính toán Bên thiết kế gốc Sai lệch kW kW %

Qua bảng phụ lục 2.14 ta thấy độ sai lệch giữa tính tay và công suất lạnh hệ thống khá thấp, độ sai lệch giữa tính tay và công trình cũng tương đối thấp đa số đều dưới 10% Điều này cho thấy, kết quả tính toán của nhóm đáng tin cậy và có thể dùng để tham khảo

Tính chọn máy và thiết bị cho hệ thống ĐHKK

Sau khi tính toán tải lạnh và sơ đồ điều hòa không khí ta cần tính chọn các thiết bị của hệ thống Ở đây do giới hạn về thời gian, chúng em chỉ tính chọn thiết bị chính của hệ thống: AHU, FCU và VRF của Panasonic kết hợp Saiver DX-AHU

2.4.1 Chọn các thiết bị chính cho nhà máy dược

Dựa vào catalogue FSV của Panasonic

Hình 2.7: Catalouge dàn nóng FSV của Panasonic

- Gồm 2 tổ máy dòng tiêu chuẩn, tiết kiệm không gian công suất 60HP:

• Tổng công suất lạnh: 336kW

• Môi chất dùng trong máy: R410A

• Tổng trọng lượng máy: 2250kg

• Nguồn điện áp sử dụng: 380V-3pha-50Hz

• Công suất điện mỗi tổ: 41,1kW

Hình 2.8: Catalouge AHU DX-Saiver

- Chọn 8 AHU chia làm 8 phân khu:

Mỹ phẩm: AHU1 (10HP), AHU2 (10HP), AHU3 (30HP);

Siro: AHU4 (10HP), AHU5 (10HP), AHU6 (20HP), AHU7 (10HP);

Rửa và Sấy chai: AHU8 (10HP)

Hình 2.9: Catalouge dàn lạnh âm trần nối ống gió của Panasonic

- Chọn 2 dàn lạnh âm trần nối ống gió áp suất trung bình model S-160MF3E5A cho phòng đóng gói cấp 2 chưa thành phẩm

2.4.2 Các bước chọn thiết bị của Panasonic với phần mềm CAC sofware

Bước 1: thực hiện 1 số bước cài đặt

Hình 2.10: Giao diện chính phần mềm

Chọn file →New xuất hiện hộp thoại new project như bên dưới

Nhập thông tin công trình

Hình 2.11: Nhập thông tin bản vẽ mới

Chọn kiểu thiết kế theo nguyên lý hoặc nếu thiết kế theo mặt bằng chọn sẽ hiện cửa sổ như bên dưới

Chọn để thêm tầng, chọn sẽ hiện ra của sổ như bên dưới

Chọn insert/change images hoặc insert/change CAD để thêm bản vẽ

Sau khi thêm bản vẽ chọn start adjustment để thay đổi thước đo bản vẽ → chọn save and close ta được dao diện như bên dưới

Hình 2.14: Chọn dàn nóng dàn lạnh

Kéo thả dàn nóng ở mục tool box vào bản vẽ, sau đó tới dàn lạnh

Hình 2.15: Chọn thóng số dàn nóng

Hình 2.16: Chọn thông số AHU

Hình 2.17: Xếp các dàn nóng, dàn lạnh vào vị trí bản vẽ

Sau đó kết nối ống

Hình 2.18: Kết nối ống đồng

*lưu ý khi thay đổi độ cao cần chọn ; khi ống đi trục đứng sang tầng khác cần chọn

Sau đó xuất dự án thành bản XWF hoặc excel

Chọn CSV xuất hiện cửa sổ như hình bên dưới Chọn địa chỉ xuất file Chọn file cần xuất hoặc

Hình 2.20: Chọn thông tin cần xuất

Các điểm cải tiến khi sử dụng hệ thống mới (Panasonic VRF x AHU DX-Saiver):

+ Sử dụng môi chất khác (R410A) có nồng độ sự cố cho phép cao hơn môi chất cũ (R407C)

+ Sử dụng máy nén có inverter giúp giảm lượng điện năng tiêu thụ

+ Hệ thống có thể kết hợp dàn nóng giúp tăng dải công suất cho toàn bộ hệ thống

TÍNH TOÁN THÔNG GIÓ VÀ ĐƯỜNG ỐNG GIÓ

Tính toán lưu lượng

Lưu lượng trao đổi không khí:

Q là lưu lượng không khí cấp vào (m 3 /h); n là số người;

Ln là lưu lượng không khí cấp vào cho một người (m 3 /h)

➢ Kết quả tính toán cho thấy lưu lượng tính toán và lưu lượng tính toán chệnh lệch không nhiều, điểm chệnh lệch ở đây là do chênh lệch số người và lưu lượng cấp cho một người Tiếp theo ta tính kiểm tra tổn thất áp suất trên đường ống Cũng như bơm, tổn thất áp trên đường ống là điều kiện đủ để chọn một quạt hút phù hợp Tuy

58 nhiên, quạt sẽ không thể vận chuyển được không khí nếu như tổn thất trên hệ thống vượt quá cột áp của nó.

Tính tổn thất áp suất

Tổn thất trên đường ống chính sẽ là cơ sở để chọn quạt Tổn thất trên đường ống gió bao gồm 2 thành phần:

∑ρms: Trở kháng ma sát trên đường ống (Pa)

∑ρcb: Trở kháng ma sát cục bộ (Pa)

L: chiều dài đoạn ống (m) d: Đường kính trong của ống (m) p: mật độ không khí (kg/m 2 )

𝜆 : Hệ số trở kháng ma sát

𝜉 : Hệ số trở kháng cục bộ

Bài toán xác định tổn thất ma sát và tổn thất cục bộ là một bài toán khó với sự phụ thuộc vào nhiều hệ số thực nghiệm Để bài toán trở nên đơn giản chúng ta sẽ dùng nhiều hệ số có giá trị thường dùng lớn nhất để đảm bảo không tính thiếu tổn thất khi chọn quạt

Hình 3.1: Ống gió được vẽ trên phần mềm revit 2021 Để tính tổn thất áp suất ta dùng phương pháp lựa chọn giá trị tổn thất áp suất ma sát cho một mét ống và giữ nguyên giá trị này tính toán cho cả đoạn ống của toàn bộ hệ thống Theo [TL1] các nhà nghiên cứu đã chọn ∆pi = 0,8 ÷ 1 Pa/m là hợp lí Ta chọn đường ống dài nhất và nhiều phụ kiện nhất để tính tổn thất áp suất

Ví dụ: Tính tổn thất áp suất trên đường gió hồi của các phòng 33, 34, 36

• Tính tổn thất ma sát Δp𝑚𝑠 = 21,064 x 1 = 21,064 (Pa)

• Tính tổn thất cục bộ Đối với tổn thất cục bộ qua các điểm nút ta xem như ∆pcb =∆pms Khi đó công thức tính tổn thất đối với công thức như sau

60 ltđ – Chiều dài tương đương của các phụ kiện

Ltđ = a x d a – tỷ số giữa ltđ và kích thước d của các cút (Xác định qua bảng 7.4 bảng 7.5 và bảng 7.8 của [TL1])

Dựa theo cách chia điểm nút trên hình 2.7 và các phụ kiện nằm trên đoạn ống ta tính toán được bảng sau:

Bảng 3.1: Tính tổn thất qua các cút Đoạn ống

Hệ số a R/d Chiều dài tương đương ltđ (m)

Tổn thất áp suất tối đa (Pa)

Tính tổn thất qua các đoạn thay đổi tiết diện

Tổn thất qua các thay đổi tiết diện (thu) trên tuyến ống của nhà vệ sinh tầng 1 dựa theo cách tính trong TL [1]

𝛥𝑝 𝑐𝑏 = 𝑛(𝑝 đ (𝜔 2 ) − 𝑝 đ (𝑤 1 )) Trong đó: n là hệ số áp suất động (Xác định theo [TL1]) pđ là áp suất động tại nơi cần tính Để tính được cột áp động ta cần tính được vận tốc gió tại điểm cần tính Dựa theo lưu lượng tựng đoạn và kích thước các đoạn ta có bảng tính vận tốc như sau:

Bảng 3.2: Tính vận tốc ống theo thiết kế Đoạn ống Kích thước

Tra bảng hệ số tổn thất trong [TL1] ta thành lập bảng tính tổn thất áp cục bộ qua các thu trong tuyến ống các phòng hành chính như sau:

Bảng 3.3: Tính tổn thất cục bộ qua thu Đoạn ống Vận tốc

Tổn thất cục bộ (Pa)

Suy ra tổng tổn thất áp suất cục bộ

∆pcb = 5,075 + 36,08 = 41,155 Pa Vậy, ta có :∑p = ∑p cb + ∑ p ms = 21,064 + 41,155 = 62,219 Pa Đối chiếu với thiết kế ta thấy phòng 33, 34, 36 có ∑p = 62,219 Pa

Chọn quạt

Để chọn quạt cho đường ống thông gió thì có hai phương pháp là: sau khi tính toán được cột áp và lưu lượng đường ống gió ta sử dụng phần mềm chọn quạt với các thông số lưu lượng gió và cột áp; hoặc ta tiến hành tra catalogue để chọn quạt có lưu lượng và cột áp thích hợp

Vậy, để việc chọn quạt có được dễ dàng ta chọn chọn theo catalouge (Powerline series) model PCD404DD

TRÌNH BÀY BẢN VẼ HỆ THỐNG

Sơ đồ phân bố hệ thống

Sơ đồ hệ thống cấp lạnh cho hệ thống ĐHKK: a Sơ đồ cấp lạnh của AHU-01: b Sơ đồ cấp lạnh của AHU-02:

63 c Sơ đồ cấp lạnh của AHU-03: d Sơ đồ cấp lạnh của AHU-04: e Sơ đồ cấp lạnh của AHU-05:

64 f Sơ đồ cấp lạnh của AHU-06: g Sơ đồ cấp lạnh của AHU-07:

65 h Sơ đồ cấp lạnh của AHU-08: i Sơ đồ cấp lạnh của FCU: j Sơ đồ gió thải

Sử dụng REVIT MEP 2021 triển khai lại bản vẽ hệ thống ĐHKK tại “Nhà máy dược phẩm công nghệ cao FDA – Hải Dương”

máy dược phẩm công nghệ cao FDA – Hải Dương”

− Theo như xu hướng mới đã và đang trở nên phổ biến hiện nay là triển khai bản vẽ từ giai đoạn thiết kế cơ sở trên phần mềm Revit Điều này sẽ giúp cho ta tiết kiệm thời gian với quản lý bản vẽ một cách chặt chẽ và khoa học hơn

− Ở đây do giới hạn về thời gian và nhiệm vụ đồ án chỉ mang tính kiểm tra lại nên trên cơ sở bản vẽ thiết kế 2D có sẵn của hệ thống điều hòa không khí tại “Nhà máy dược phẩm công nghệ cao FDA – Hải Dương”, chúng em sẽ trình bày lại bằng phần mềm Revit 2021 theo phương án đi ống và bố trí thiết bị mà bên công ty thiết kế đã thực hiện

− Khi xây dựng một mô hình bản vẽ bằng phần mềm Revit, thì chúng ta đã đặt thuộc tính cho tất cả những gì mà chúng ta đã thiết kế Lúc đó bắt buộc chúng ta phải có quy trình thực hiện bản vẽ nếu muốn thể hiện ý tưởng thiết kế ra bản vẽ một cách tốt nhất

− Các bước thể hiện một bản vẽ thiết kế bằng phần mề Revit như sau:

+ Thiết lập các thuộc tính cho file bản vẽ: Công việc bao gồm chuẩn bị thư viện thiết bị, đường ống, phụ kiện đường ống , thiết lập các thuộc tính ẩn, hiện và màu sắc của bản vẽ

+ Chuẩn bị bản vẽ kiến trúc của công trình: Đối với bản vẽ thì có thể là tệp bản vẽ Autocad hoặc tốt nhất sẽ là một mô hình Revit Ở đây, chúng ta đã có sẵn tệp kiến trúc công trình của tòa nhà dựa trên bản vẽ kiến trúc Autocad

+ Xây dựng mô hình: Xây dựng mô hình hệ thống ĐHKK bằng các công cụ trên Revit

+ Trình bày bản vẽ: Việc này cần tỉ mỉ và là yếu tố quyết định đến chất lượng của một đồ án thiêt kế Nếu như bản vẽ rõ ràng, phù hợp với các bộ môn khác (Kiến trúc, kết cấu, điện, nước,…) thì được coi như đồ án thiết kế đã thành công

− Trong quá trình vẽ phải bám sát bản vẽ thiết kế 2D, sử dụng mặt cắt Section để vẽ được chính xác, kết hợp với View 3D để theo dõi quá trình vẽ

Hình 4.1: Bản vẽ ĐHKK xưởng 02 của nhà máy dược phẩm khi vẽ xong qua Revit

Hình 4.2: View 3D kèm theo của hệ ĐHKK xưởng 02 của nhà máy dược phẩm

Hình 4.3: Bản vẽ AHU của phòng 39, 40 khi vẽ xong qua Revit

− Sau khi dựng hình 2D giống với bản vẽ thiết kế ban đầu, ta tiến hành bước quan trọng đó là combine hệ thống ĐHKK với kiến trúc của xưởng, vì bản thiết kế 2D chỉ nhìn được qua không gian 2D, nhưng khi dùng ứng dụng Revit thì ta có thể xem nó với view 3D để nhìn bao quát hơn, xem đường đi của ống gas, ống gió, ống nước đã hợp lý chưa, có cắt qua nhau không, có cắt với kiến trúc không, FCU và AHU

69 với cao độ trên bản vẽ thiết kế có lắp đặt được không, rất nhiều câu hỏi được đặt ra nên ta phải combine các hệ lại với nhau Cuối cùng ta sẽ được một bản vẽ hoàn chỉnh để thi công Vì bản vẽ trên Revit tỷ lệ 1:1 so với thực tế nên bản vẽ càng chính xác thì thi công càng nhanh, rút ngắn thời gian và dự toán đấu thầu được chính xác hơn

− Khi combine ta nên quan tâm tới các đường ống chính trước, sau đó là đến các ống nhánh, ta quan sát bằng mắt trước để sửa sau đó vào thanh Ribbon và chọn Collaborate → Interference Check → Run Interference Check để kiểm tra lại, vì mắt thường không thể quan sát hết các điểm va chạm nên cần phải dùng đến ứng dụng hỗ trợ này

− Dựa vào bảng này ta có thể kiểm tra đường ống gió, ống gas với đường ống nước ngưng có cắt nhau hay không, ống có cắt với kiến trúc, hay cao độ hai hệ thống của bản thiết kế có hợp lý không, tất cả sẽ được giải đáp khi ta combine xong

Trình bày bản vẽ

− Trình bày mặt bằng, mặt cắt trong phần mềm Revit để dễ dàng thực hiện, chúng ta có thể trích xuất mọi mặt bằng, góc nhìn, mặt cắt của các không gian kỹ thuật trong công trình Revit là phần mềm có nền tảng chung với Autocad, vì vậy các nét vẽ hoàn toàn có thể điều chỉnh được để đạt được độ chính xác Chúng ta cũng có thể xuất ra các bản vẽ 2D tương tự như những phần mềm truyền thống khác và hoàn toàn có thể thực hiện bản vẽ thi công trong giai đoạn xây dựng Bản vẽ trình bày trên phần mềm Revit dễ dàng thực hiện các thao tác gắn tên thiết bị, đo kích thước, ghi chú, … Sau đây là một số bản vẽ mặt bằng hệ thống ĐHKK của xưởng 2 mà chúng em thực hiện bằng phần mềm Revit:

Hình 4.5: Mặt bằng bố trí hệ thống điều hòa, thông gió xưởng 2

− Điểm nổi bật của phần mềm Revit MEP là xuất được ra bản vẽ không gian 3 chiều Bản vẽ này giúp các kỹ sư dễ hình dung được các không gian kỹ thuật phức tạp như không gian trần, phòng máy, phòng sản xuất:

Hình 4.6: Không gian 3 chiều của AHU 5

Hình 4.7: Không gian 3 chiều của FCU

72 hình 4.8: không gian 3 chiều của 1 tổ dàn nóng

Ứng dụng Revit trong xuất khối lượng bản vẽ

− Việc bóc tách khối lượng rất quan trọng khi thành lập dự án, khi ta biết được khối lượng cần thiết để khởi tạo dự án thì giúp cho chủ đầu tư dễ dàng hơn trong việc kiểm soát công trình Việc lập bảng thống kê, trích xuất khối lượng luôn đòi hỏi sự cẩn thận, tỉ mỉ và sự chính xác số lượng Đó là vấn đề khó khăn trong bản vẽ truyền thống Với việc thiết kế, triển khai bản vẽ bằng Revit MEP, đối tượng mà chúng ta đưa vào bản vẽ nếu đã nhập đầy đủ thông tin lúc ban đầu thì giai đoạn lập bảng thống kê dễ dàng hơn rất nhiều vì được thực hiện tư động Nếu bản vẽ combine được thực hiện chính xác thì độ chính xác khi bóc tách khối lượng càng cao, giảm tổn thất cho dự án

− Để thực hiện việc trích xuất khối lượng ta dùng thanh công cụ Project Browser, click chuột phải vào Schedules/Quantities và chọn New Schedules/Quantities sau đó sẽ hiện lên bảng New Schedule

Ví dụ: Muốn trích xuất khối lượng ống gió, chọn Ducts tại cột Cateory và click OK Sau đó hiện bảng Schedule Properties

− Để trích xuất khối lượng Ducts, cần các thông số như: Size, Height, Length, Width, Area, System Abbreviation Sau đó click OK Phần mền sẽ xuất bảng:

Hình 4.11: Bảng thống kê khối lượng ống gió toàn bộ xưởng 2

Tiêu đề	Tính Toán Kiểm Tra Hệ Thống Điều Hòa Không Khí Và Trình Bày Bản Vẽ Revit Cho Phân Xưởng 2 Công Trình Nhà Máy Sản Xuất Dược Phẩm FDA – Hải Dương
Tác giả	Tô Phi Long, Phạm Minh Tiến
Người hướng dẫn	TS. Nguyễn Văn Vũ
Trường học	Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật Thành Phố Hồ Chí Minh
Chuyên ngành	Công Nghệ Kỹ Thuật Nhiệt
Thể loại	Đồ Án Tốt Nghiệp
Năm xuất bản	2023
Thành phố	Thành Phố Hồ Chí Minh

Định dạng
Số trang	126
Dung lượng	15,74 MB