CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG ĐIỀU HÒA KHÔNG KHÍ VÀ CHITIẾT FCU1.1 Hệ thống điều hòa không khí 1.1.1 Khái niệm hệ thống điều hòa không khí Điều hòa không khí hay điều hòa nhiệt độ tiến
Hệ thống điều hòa không khí
Khái niệm hệ thống điều hòa không khí
Điều hòa không khí hay điều hòa nhiệt độ (tiếng Anh: Air conditioning, thường được viết tắt là AC hoặc A/C) là quá trình loại bỏ nhiệt và độ ẩm trong không gian trong nhà để cải thiện sự thoải mái cho người sử dụng Máy điều hòa có thể được sử đụng ở trong quy mô gia dụng và thương mại. Điều hào không khí là thiết bị kiểm soát nhiệt độ và độ ẩm trong không gian kín Ngoài ra điều hòa không khí còn kiểm soát áp lực đồng thời xử lý mức nhiệt độ và độ ẩm cảu không khí trong phòng Và nó có thể điều tiết không khí xung quanh vị trí thiết bị được lắp đặt Việc điều tiết không khí còn là một ngành khoa học nghiên cứu tạo ra phương pháp bằng cách sử dụng công nghệ, thiết bị nhằm tạo ra và duy trì môi trường không khí phù hợp với nhu cầu của con người.
Hình 1.1 Mô phỏng hệ thống điều hòa không khí
Nguyên nhân hình thành nên điều hòa không khí là do thời tiết và khí hậu ngày càng khắc nghiệt, trái đất đang dần nóng lên, gây nên nhiều hệ lụy ảnh hưởng tới sức khỏe cũng như công việc hằng ngày của con người Việc mà chúng ta
5 chế tạo ra các thiết bị diều hòa không khí là tạo ra các hệ thông lạnh điều khiển nhiệt độ tùy theo ý thích của người sử dụng Và trong một hệ thống điều hòa không khí như vậy bao gồm những tính năng sau: điều hòa nhiệt độ, độ ẩm, lưu thông tuần hoàn không khí, lọc bụi và thành phần gây hại đến sức khỏe con người.
Nguyên lý hoạt động của điều hòa không khí
Thông thường dàn nóng sẽ có lúc chạy lúc nghỉ còn dàn lạnh thì chạy liên tục nhằm đảm bảo nhiệt độ tối đa nhất cho người dùng sử dụng hiệu quả nhất
Quạt dàn lạnh hút và thổi liên tục và phân tán không khí đều đi khắp phòng, công việc này luân chuyển nhau trong cả quá trình Bên trong dàn lạnh có một bộ cảm biến nhiệt và board xử lý tín hiệu Cảm biến có nhiệm vụ cảm nhận nhiệt độ không khí sau đó đưa về dàn lạnh Nếu nhiệt độ trong phòng cao hơn mức nhiệt độ người dùng cài đặt trong khoảng 1-2 C thì board sẽ điều khiển 0 cho dàn nóng hoạt dộng Dàn nóng hoạt dộng sẽ cung cấp môi chất lỏng cho dàn lạnh, gas lỏng bốc hơi trong dàn lạnh và thu nhiệt không khí qua dàn lạnh, gas lỏng bốc hoi trong dàn lạnh và thu nhiệt không khí qua dàn lạnh, lúc này không khí sẽ mất nhiệt và giảm xuống Không khí trong phòng lúc này sẽ được board điều khiển ngưng dàn nóng nếu đặt nhiệt độ đã được cài đặt trước.
Cứ thế, nếu nhiệt độ trong phòng đặt yêu cầu thì dàn lạnh sẽ ngưng, còn nếu nhiệt độ chênh lệch cao hơn 1-2 C so với cài đặt thì cơ chế này lại tiếp tục diễn 0 ra. Để sử dụng thiết bị tốt nhất, người dùng chỉ nên vận hành máy từ nhiệt độ đó trở lên, không nên cho thấp hơn Một phòng điều hòa có nhiệt độ đạt chuẩn vừa tốt cho thiết bị vừa tốt cho sức khỏe người dùng thường nằm trong khoảng từ 26-28 0 C.
Chi tiết FCU
FCU là gì?
FCU( Fan - Coil Unit) là một thiết bị xử lý không khí, là một phần của hệ thống HVAC(hệ thống sưởi ấm, thông gió và điều hòa không khí) sử dụng ống gió mềm cách nhiệt trong các tòa nhà dân cư, tòa nhà thương mại hay những công trình công nghiệp FCU là một thiết bị xử lý không khí nhưng nó có cấu tạo đơn giản và có kích thước nhỏ hơn AHU.
FCU là một thiết bị được sử dụng để xử lý không khí, nhưng công suất rất khiêm tốn, chỉ khoảng từ 2kW- 20kW Các loại FCU phổ biến hiện nay như Kiểu Cassette, thổi tròn, 4 hướng, 1 hướng thổi, áp trần, giấu tường, giấu trần, kiểu treo tường, âm trần nối ống gió…
Thiết bị FCU được cấu tạo gồm các bộ phận chính như sau: Quạt, dàn ống, bộ lọc bụi, động cơ, dàn ống trao đổi nhiệt, màng hứng nước ngưng Ngoài ra, có thể kể đến một số FCU còn được trang bị thêm bộ sấy điện tuy không nhiều.
Nguyên lý hoạt động của FCU
Cuộn cảm sẽ làm nhiệm vụ nhận nước nóng hoặc nước lạnh từ điều hòa trung tâm. Sau đó tiến hành loại bỏ nhiệt hoặc thêm nhiệt vào không khí thông qua việc truyền nhiệt Cuộn dây quạt trong FCU có thể chứa bộ phận nhiệt bên trong Hoặc được
7 nối dây để hoạt động với bộ diều khiển từ xa Tốc độ của động cơ quạt trong FCU được sử dụng một phần để điều khiển đầu ra làm mát và sưởi ấm theo nhu cầu
Một số modul của thiết bị FCU thực hiện việc điều khiển tốc độ Bằng cách diều chỉnh các vòi trên máy biến áp AC để cung cấp nguồn cho động cơ quạt của FCU. Tuy nhiên, yêu cầu việc điều chỉnh này chỉ có một tốc độ cố định Và được thực hiện ngay trong thời gian lắp đặt thiết bị hoặc trong quá trình xây dựng Bên canh đó, một số modul của FCU có trang bị dộng cơ tụ tách vĩnh viễn.
Ứng dụng của FCU
Hiện tại ,FCU được ứng dụng rộng rãi trong các chung cư, nhà cao tầng, các công trình thương mại, Riêng đối với những tòa nhà cao tầng thì FCU được xếp chồng lên nhau theo chiều dọc và kết nối với các FCU với nhau cùng một đường ống.Trong một số công trình cao tầng thì FCU thường được gắn ấm trần phòng tắm hoặc dùng để cung cấp không khí lạnh cho các khu vực không gian không quá lớn.
Ưu và nhược điểm FCU
- Thiết bị FCU cấu tạo thiết kế nhỏ gọn mà vẫn đảm bảo chắc chắn Đáp ứng được việc cung cấp lưu lượng gió cao.
- Những đường ống sử dụng cho các thiết bị FCU được dùng cách nhiệt bằng xốp cách nhiệt, ống gió mềm có bảo ôn và ngăn sự ngưng tụ hình thành
- Ống đồng sử dụng vật liệu chất lượng cao Cánh tản nhiệt bừng nhôm nên đạt hiệu quả cao trong quá trình trao đổi nhiệt Thiết kế đường ống nối với đường nước dược phủ kim loại Nên giảm thiểu được sự biến dạng khi vận chuyển và lắp đặt.
- Thiết bị FCU khi hoạt động cũng có thể gây ra tiếng ồn Bởi thiết kế của các thành phần cấu tạo của nó Tuy nhiên, tiếng ồn được kiểm soát ở mức rất nhỏ Vì thiết bị kiểm tra cân bằng tĩnh và hoạt động của moto quạt kết hợp với cách nhiệt và cách âm đạt chất lượng cao
- FCU là thiết bị được trang bị động cơ điện có chất lượng với ổ trục có độ ồn thấp nên k cần bôi trơn, điều này làm giảm thiểu được thời gian bảo trì
- Không rò rỉ nhờ khay hứng nước ngưng tụ bên trên dàn trao đổi nhiệt vừa cách nhiệt với môi trường bên ngoài lại hứng được nước ngưng tụ.
- Bộ điều nhiệt để sử dụng van điều khiển hoặc tốc độ quay của quạt.
- Hệ thống hoạt động cần một không gian riêng.
- Tính tự động không cao, đòi hỏi phải có sự giám sát của người có chuyên môn.
- Bảo trì khó không linh hoạt và khi sửa chữa đòi hỏi người có chuyên môn cao.
THÀNH LẬP SƠ ĐỒ, TÍNH TOÁN CHU TRÌNH LẠNH
Chọn các thông số của chế độ làm việc
Chế độ làm việc của hệ thống lạnh được xác định bằng các nhiệt độ cho trước như sau:
- Nhiệt độ không khí vào FCU: t = 26 Ckkv O
- Nhiệt độ nước vào FCU: t = 7 Cnv o
- NHiệt độ nước ra FCU: t = 13 Cnr o
2.1.1 Nhiệt độ sôi của môi chất lạnh
Theo yêu cầu của nhiệm vụ thiết kế thì nhiệt độ sôi của môi chất lạnh dùng để tính toán thiết kế là: oC
Do thiết bị bay hơi được chọn thiết kế trong hệ thống điều hòa không khí là thiết bị bay hơi kiểu bình bay hơi.
- hiệu nhiệt độ bay hơi yêu cầu ( độ chênh nhiệt độ yêu cầu, đối với môi trường cần làm lạnh là bình bay hơi), C o
Phụ thuộc vào nhiệt độ của môi trường làm mát của thiết bị ngưng tụ oC
Trong đó: : Nhiệt độ môi trường trung bình cao nhất ở TP Biên Hòa, C o
Do thiết bị ngưng tụ được chọn để thiết kế trong hệ thống điều hòa là thiết bị ngưng tụ kiểu dàn ngưng không khí giải nhiệt là không khí
: Hiệu nhiệt độ ngưng tụ yêu cầu ( độ chênh nhiệt độ yêu cầu, đối với môi trường giải nhiệt là không khí ) C o
2.1.3 Nhiệt độ hơi quá lạnh t ql
Nhiệt độ hơi quá lạnh là nhiệt độ của hơi trước khi vào van tiết lưu Nhiệt độ hơi quá lạnh rất nhỏ.
2.1.4 Nhiệt độ hơi quá nhiệt t qn
Chọn độ chênh nhiệt độ quá nhiệt Chọn Δtqn tqn xác định theo phương trình cân bằng nhiệt của thiết bị hồi nhiệt: h1 - h = h - h6 3 4 Điểm 6: Từ t = 2 C ta có h = 398,36 kJ/kg6 0
6 Điểm 3: Từ t = 48 C, tra bảng bão hòa ta được h = 268,32 kJ/kg3 0
3 Điểm 4: Từ t = 44 C, tra bảng bão hòa ta được h = 262,19 kJ/kg4 0
Thay các thông số trên vào phương trình ta được h1 = h – h + h = 268,32 – 262,19 + 398,36 = 404,49 kJ/kg Tra3 4 6 bảng hơi quá nhiệt ở áp suất p = 3,146 bar ta có t = 8,8 C Vậy0 1 0 Δtqn = 6,8 C Ta chọn Δt = 7 C 0 qn 0
2.1.5 Thành lập sơ đồ và tính toán chu trình lạnh
Do chúng ta sử dụng môi chất R134a là Freon nên ta thấy được:
Ta có tỷ số nén: π = = = 3.98