1.1.2 Quá trình xử lý không khí Không khí trước khi cấp vào phòng được đưa vào các thiết bị xử lý để đạt được trạng thái yêu cầu đồng thời với việc khử nhiệt thừa và ẩm thừa phát sinh t
Khái niệm chung về điều hòa không khí
Điều hòa không khí là quá trình biến đổi trạng thái không khí từ điều kiện tự nhiên sang điều kiện thích hợp, thuận lợi cho quá trình sản xuất và sinh hoạt của con người Quá trình biến đổi này có thể được thực hiện bằng quá trình thông gió và xử lý không khí
Trong các công trình kiến trúc dân dụng và công nghiệp, thông gió là quá trình trao đổi không khí trong nhà và ngoài trời nhằm thải ra ngoài các chất độc hại, một phần nhiệt thừa, ẩm thừa để đảm bảo cho không khí trong nhà được trong sạch không bị ô nhiễm bởi bụi và khí độc hại
Không khí ngoài trời (gió tươi) được hiểu là không khí không có các chất độc hại và không được xử lý trước khi cấp vào trong phòng
Trong quá trình thông gió, không khí trước khi thải ra ngoài môi trường phải được làm sạch để tránh làm ô nhiễm môi trường
1.1.2 Quá trình xử lý không khí
Không khí trước khi cấp vào phòng được đưa vào các thiết bị xử lý để đạt được trạng thái yêu cầu đồng thời với việc khử nhiệt thừa và ẩm thừa phát sinh trong không gian cần điều hòa.
Đặc điểm chung của công trình
a, Đặc điểm về kiến trúc:
Chùa Quán sứ là toà nhà 5 tầng với chiều cao trung bình các tầng là 4,2 m, có hướng mặt tiền quay về hướng Nam, nằm ở trung tâm thành phố Hà Nội
Về tổng thể, toà nhà được thiết kế với chức năng chủ yếu làm phòng trưng bày Phía bên ngoài xung quanh công trình sử dụng vật liệu chủ yếu là tường kính, mặt bằng sử dụng tại các tầng được phân chia khu vực theo nhu cầu trưng bày khác nhau Vì vậy việc bố trí điều hoà cần phải linh hoạt và dễ điều khiển
Toà nhà có kết cấu kiểu khung bằng bê tông cốt thép đặt tại chỗ Tường xây gạch dày 220mm Cửa sổ kính khung nhôm sơn tĩnh điện Cửa ra vào là cửa kính xoay đóng mở tự động
Toàn bộ không gian cần điều hoà cùng với các sảnh, hành lang, các tầng đều lắp trần giả với chiều cao thông thuỷ đủ để lắp các thiết bị (các giàn lạnh âm trần cassette và giàn lạnh âm trần nối ống gió) cùng hệ thống đường ống gas, ống nước ngưng, hệ thống cáp điện của hệ thống điều hoà không khí b, Đặc điểm về tính năng sử dụng:
* Tầng 1 đến tầng 5: được sử dụng làm phòng trưng bày các hiện vật và các tài liệu đáp ứng nhu cầu thăm quan tìm hiểu của nhân dân và khách nước ngoài c, Đặc điểm của không gian cần điều hoà:
* Tầng 1: gồm có một không gian trưng bày KG-T1 và 01 phòng làm việc với đặc điểm cụ thể như sau:
* Không gian trưng bày KG-T1 với chiều cao 4,2m: có 30 người
- Kích thước cần điều hoà: F = (13,2x8,4 + 4,2x19,5 +16,5x4,2) = 262,08 m2
- Có 05 cửa ra vào bằng kính với diện tích của 05 cửa kính là:
* Phòng làm việc VP1 có 8 người, chiều cao của phòng là 3,5m
- Kích thước cần điều hoà: F = 11,85 x 6,298 = 74,63 m2
- Có 01 cửa ra vào bằng kính khung nhôm với diện tích của 01 cửa kính là:
- Có 03 cửa sổ bằng kính khung nhôm với diện tích của 03 cửa kính là: 3x (1,4 x 1,5) 6,3 m2
* Tầng 2, tầng 3, tầng 4: đều dùng làm một không gian trưng bày, ký hiệu tương ứng
KG-T2, KG-T3, KG-T4 đều giống nhau về kích thước và các thông số kỹ thuật, mỗi tầng có chiều cao 4,5m với đặc điểm như sau:
* Không gian trưng bày KG-T2, KG-T3, KG-T4 : có 30 người
- Kích thước cần điều hoà: F = (12,6 x 20,322 + 4,82 x 16,463) 35,41 m2
- Có 01 cửa ra vào bằng kính, với diện tích của 01 cửa kính là: (2,8 x 2,5) = 7 m2
* Tầng tum: Dùng làm một không gian trưng bày, ký hiệu tương ứng KG-T5 với đặc điểm cụ thể như sau:
* Không gian trưng bày KG-T5 với chiều cao 3,5 m: có 30 người
- Kích thước cần điều hoà: F = 18,601 x 12,6 = 234,37 m2
- Có 05 cửa ra vào bằng kính với diện tích của 05 cửa kính là: (2,8 x 2 + 1,5 x 2 + 1,5 x
* Ta có bảng tổng kết giới thiệu công trình:
Bảng 2 1 Diện tích mặt bằng và số người ở các tầng
Phòng Diện tích (m2) Số người
Đặc điểm kết cấu của công trình
Bảng 2 2 Thông số tưởng bao
* Tính hệ số truyền nhiệt qua tường bao:
+ N (W/m2.K): Hệ số toả nhiệt đối lưu của không khí ngoài trời
+ T (W/m2.K): Hệ số toả nhiệt đối lưu của không khí trong nhà
+ i (m) : Chiều dầy của lớp vật liệu thứ i
+ i (W/m.K): Hệ số dẫn nhiệt của lớp vật liệu thứ i
Khối lượng của 1m2 tường bao:
Bảng 2 3 Thông số của sàn và trần
* Hệ số truyền nhiệt qua sàn và trần tầng 1:
- Khối lượng của 1 m2 sàn hoặc trần là:
2.2.3 Tường kính và cửa kính
Bảng 2 4 Thông số của cửa kính và tường kính
Hệ số truyền nhiệt qua tường kính là:
Khối lượng của 1 m2 sàn hoặc trần là: GK = 0,006 x 2500 = 15 kg/m2
Phân loại hệ thống điều hòa không khí
* Theo mức độ đáp ứng và tính kinh tế người ta phân loại hệ thống điều hòa không khí thành 3 cấp:
+ Hệ thống điều hòa không khí cấp I: là hệ thống có thể liên tục duy trì đúng các thông số trong nhà với mọi phạm vi nhiệt độ ngoài trời (từ nhiẹt độ có nhiệt độ cực tiểu về mùa đông đến trị số cực đại về mùa hè) Đây là hệ thống điều hòa không khí có độ đáp ứng cao nhưng giá thành và chi phí cho hệ thống này rất đắt Người ta chỉ sử dụng hệ thống này trong những trường hợp đòi hỏi chế độ nhiệt ẩm nghiêm ngặt, và cần độ đảm bảo cao
+ Hệ thống điều hòa không khí cấp II: là hệ thống có thể duy trì các thông số nhiệt ẩm trong nhà ở một phạm vi cho phép, các thông số trong nhà có thể sai lệch so với chế độ tính toán khi nhiệt độ và độ ẩm ngoài trời thay đổi đạt giá trị Max hoặc Min Tuy độ đáp ứng của nó không cao bằng hệ thống cấp I nhưng vẫn còn cao vì chỉ sử dụng ở những công trình mà nếu sử dụng hệ thống cấp I thì lãng phí và không cần thiết
+ Hệ thống điều hòa không khí cấp III: là hệ thống có thể duy trì các thông số trong nhà dao động trong phạm vi cho phép khá lớn so với yêu cầu (Sai lệch khoảng 400h trong năm) hệ thống này có độ đáp ứng không cao nhưng ngược lại nó có giá thành rẻ Vì thế nó được sử dụng phổ biến hơn trong các công trình xây dựng (như rạp hát, rạp chiếu phim, thư viện, hội trường ) hoặc trong các công trình công nghệp không đòi hỏi nghiêm ngặt về chế độ nhiệt ẩm
2.3.1 Theo phương thức trao đổi nhiệt
2.3.2 Hệ thống điều hòa không khí trực tiếp
+ Hệ thống điều hòa không khí trực tiếp là hệ thống trong đó không khí trong không gian cần điều hoà được làm lạnh trực tiếp bằng giàn bay hơi (giàn lạnh) của máy lạnh
Hệ thống giàn bay hơi linh hoạt, có thể đặt trực tiếp trong phòng cần điều hòa (phòng ở, phân xưởng, ) hoặc đặt ngoài phòng điều hòa kết hợp với hệ thống ống dẫn không khí Việc lựa chọn lắp đặt tùy thuộc vào hệ thống điều hòa cục bộ hay hệ thống điều hòa không khí phân tán/trung tâm.
+ Đối với hệ thống điều hoà trực tiếp các loại máy điều hòa không khí có thể sử dụng: Máy điều hòa không khí một khối
Máy điều hòa không khí hai cụm
Máy điều hòa không khí dạng tủ hai khối
Máy điều hòa không khí kiểu VRV hoặc VRF
2.3.3 Hệ thống điều hòa không khí gián tiếp
+ Hệ thống điều hòa không khí gián tiếp là hệ thống điều hòa không khí trong đó đầu tiên môi chất lạnh trong bình bay hơi của máy làm lạnh nước (nước là chất tải lạnh) sau đó nước sẽ đi làm lạnh không khí trong phòng cần điều hoà bằng các thiết bị trao đổi nhiệt như: AHU, FCU hoặc buồng phun Vậy ở đây môi chất lạnh không làm lạnh trực tiếp không khí như trong hệ thống điều hòa không khí làm lạnh trực tiếp đã trình bày ở trên mà thông qua chất tải lạnh là nước Hệ thống điều hòa không khí gián tiếp này còn gọi tắt là hệ thống điều hòa không khí dùng nước lạnh, trong đó nước lạnh được tuần hoàn trong ống mà không tiếp xúc với không khí bên ngoài ta gọi là hệ thống điều hòa không khí gián tiếp kín, nếu nước lạnh tuần hoàn mà có tiếp xúc với không khí bên ngoài (buồng phun) ta gọi là hệ thống điều hòa không khí gián tiếp hở Hệ thống điều hoà gián tiếp hở
- Ưu điểm của hệ thống này là có khả năng điều chỉnh độ ẩm vì ưu điểm này mà hệ thống thường được sử dụng trong các nhà máy sợi dệt
- Nhược điểm của hệ thống này là: Cấu tạo của buồng phun phức tạp (cồng kềnh) hơn AHU, FCU Do nước lạnh tiếp xúc trực tiếp với không khí ngoài trời nên có thể bị bụi bẩn (làm cho nước bị bẩn phải có thêm thiết bị lọc nước) cũng như bị khí O2 của không khí vào làm tăng độ ăn mòn của hệ thống nước.Hệ thống điều hoà gián tiếp kín :
Hệ thống điều hòa không khí gián tiếp với AHU đưa luồng không khí tươi vào trong không gian điều hòa, giúp không khí trở nên trong lành hơn nhờ nồng độ CO2 thấp Do đó, hệ thống này đặc biệt thích hợp cho các phòng đông người, nơi có nhu cầu lưu thông không khí trong lành cao như phòng ăn và phòng tập thể.
- Nhược điểm là cần thêm đường ống dẫn không khí do đó dễ tạo ra độ ồn cao
2.3.4 Theo phương thức cung cấp không khí lạnh đã qua xử lý cho không gian cần điều hoà
Hệ thống điều hoà trung tâm
Hệ thống điều hoà phân tán
2.3.5 Hệ thống không khí cục bộ
Máy điều hoà một khối hay còn gọi là máy điều hòa không khí độc lập hay cục bộ + Ưu điểm của loại máy này là dễ giàng lắp đặt và vận hành
+ Nhược điểm là máy chỉ có công suất nhỏ, khi lắp mất đi vẻ mỹ quan của kiến trúc do phải đục tường để lắp máy
Máy điều hoà hai cụm và nhiều cục
Máy điều hoà hai cục được phân thành hai mảng là mảng trong nhà (IU) và ngoài trời (OU) Mảng trong nhà gồm một hay nhiều khối có chứa giàn bay hơi (giàn lạnh) còn mảng ngoài trời chỉ gồm một khối trong đó có chứa giàn ngưng (giàn nóng) nên còn gọi là cục nóng
Hình 5 1 Sơ đồ máy điều hòa không khí hai cụm
Hình 5 2 Sơ đồ máy điều hòa không khí hai cum kiểu VRV, VRF
+ Máy điều hoà loại này thường có năng suất lạnh không lớn nhưng có ưu điểm nổi bật là phần máy nén và giàn ngưng tụ đặt bên ngoài còn trong nhà chỉ có giàn lạnh và quạt thổi, van tiết lưu, phin lọc không khí nên độ ồn trong nhà thấp Nhưng cũng có một số hạn chế là giàn lạnh không được đặt quá xa, quá cao so với giàn nóng, các giàn lạnh cũng không được quá cao so với nhau
+ Máy điều hoà nhiệt độ hai chiều hiện nay thông dụng nhất là loại dùng van đảo chiều Khi ở chế độ làm lạnh giàn bay hơi nằm ở phía trong nhà còn giàn ngưng tụ nằm ở phía ngoài nhà, không khí tuần hoàn qua giàn bay hơi thải nhiệt cho môi chất lạnh và được quạt đẩy trở lại không gian điều hoà đây là chế độ làm lạnh ngược lại khi ở chế đọ sưởi ấm thì giàn lạnh ở bên ngoài, giàn nóng ở trong nhà
+ Máy điều hoà dạng tủ: loại máy này gồm có một khối trong nhà (khối lạnh) khối này có các cấu trúc khác nhau như có loại đặt đứng, loại treo tường, loại âm trần Khối ngoài trời (khối nóng) gồm các dàn nóng và máy nén vì loại này có năng suất lớn lên mạng điện cung câp cho loại này thường là điện 3 pha Môi chất lạnh sử dụng cho lọi này thường là Freon (R22, R134a, R410A, R407A…)
+ Ưu điểm của loại máy này là cách lắp đặt đơn giản, khoảng cách giữa hai giàn lạnh và nóng thường từ 18m đến 20m Khi lắp đặt loại máy này có công suất lớn phải chú ý đến nước thải nếu không sẽ gặp nhiều khó khăn trong quá trình bảo dưỡng
- Máy điều hoà không khí kiểu VRV hoặc VRF:
+ Cấu tạo: gồm hai mảng, mảng ngoài trời (cục nóng) chứa giàn nóng, máy nén và mảng trong nhà (cục lạnh) chứa giàn lạnh
Các loại sơ đồ điều hoà không khí
Việc thiết lập và tính toán các sơ đồ điều tiết không khí giúp cho việc lựa chọn phù hợp số lượng và năng suất của các thiết bị trong hệ thống điều hoà không khí các sơ đồ điều hoà không khí được thiết lập dựa trên kết quả của quá trình tính toán cân bằng ẩm
L N O đồng thời thoả mãn các yêu cầu về tiện nghi của con người và yêu cầu công nghệ phù hợp với điều kiện khí hậu
Hình 4 1 Sơ đồ nguyên lý của sơ đồ thẳng
* Lưu lượng không khí ngoài trời LN ở trạng thái N đi qua giàn lạnh đến trạng thái O qua quạt gió đến trạng thái V rồi được cấp vào không gian điều hoà (trạng thái T) sau khi trao đổi nhiệt ẩm với không khí trong phòng sẽ bị thải toàn bộ ra ngoài trời
* Ưu điểm của sơ đồ này là sử dụng toàn bộ lượng không khí ngoài trời nên thường sử dụng cho phòng thí nghiệm, phòng mổ bệnh viện, các phân xưởng sản xuất có các chất độc hại
* Nhược điểm của sơ đồ này là: Do không sử dụng lại lượng không khí trong phòng nên không tiết kiệm được năng lượng cung cấp cho hệ thống
2.4.2.Sơ đồ tuần hoàn không khí một cấp
Hình 4 2 Sơ đồ nguyên lý
Không khí từ bên ngoài (LN) trộn với một phần không khí tuần hoàn (LT) Hỗn hợp không khí sau khi trộn (H) được làm mát bằng dàn lạnh trở thành trạng thái O Tiếp theo, không khí được quạt gió đưa đến trạng thái V và thổi vào không gian cần điều hòa.
Hình 4.3 Biểu diễn sơ đồ tuần hoàn một cấp trên đồ thị t-d Trong sơ đồ này:
- N + T H : Quá trình hoà trộn không khí
- H O : Quá trình làm lạnh không khí ở giàn lạnh
- O V : Quá trình nhận nhiệt của không khí khi đi qua quạt và trên đường ống dẫn không khí Khi bỏ qua lượng nhiệt này thì O V
- V T : Quá trình không khí tự biến đổi trạng thái ở trong phòng
* Ưu điểm của sơ đồ này là do sử dụng lại một phần lượng không khí lạnh trong phòng nên tiết kiệm được năng lượng cung cấp cho hệ thống
* Nhược điểm phải có thêm đường ống hồi dẫn không khí từ phòng đến buồng hòa trộn
* Vậy công trình ” Chùa Quán Sứ” cần điều hòa ta chọn sơ đồ tuần hoàn không khí 1 cấp.
Các thông số tính toán cho quá trình điều hoà
Do không có yêu cầu gì đặc biệt nên hệ thống điều hoà của Bảo Tàng Phụ Nữ Việt Nam chỉ phục vụ cho sinh hoạt thông thường nên ở đây ta chọn hệ thống điều hoà cấp
3 Với hệ thống điều hoà cấp 3 thì các thông số nhiệt độ và độ ẩm được chọn như sau: Các thông số ngoài trời: tN = ttbMax N tbMax
+ ttbMax: Nhiệt độ trung bình của tháng nóng nhất trong năm
+ tbMax : Độ ẩm trung bình của tháng nóng nhất trong năm
* Do công trình xây dựng tại Hà Nội nên ta chọn các thông số sau:
Bảng 2 5 Thông số tính toán cho công trình
Vị trí ( chỉ số) Nhiệt độ oC Độ ẩm Độ chứa hơi
Hệ số toả nhiệt đối lưu W/m2.K Trong nhà (T) tT & oC T 65 dT = 14 T
Ngoài trời (N) tN 2,2 oC N 65 dN = 21 N
Tính toán phụ tải lạnh của không gian trưng bày KG-T1
1.Nhiệt bức xạ truyền vào phòng qua kính và mái Q1 :
+ Q’11 : nhiệt bức xạ qua kính ,W ; Q12 : nhiệt bức xạ qua mái ,W; a Nhiệt bức xạ qua kính :
Q’11 = F.R.c.đs.mm.kh.m.r ,W (công thức 4- 9,[1])
+ c : hệ số kể đến ảnh hưởng của độ cao công trình so với mặt nước biển Tại Hà nội cao hơn mực nước biển là 13 m nhưng đây là không gian trưng bày năm ở tầng 1 nên H
= 13m Vậy hệ số này được tính theo công thức:
+ đs : hệ số kể đến ảnh hưởng của độ chênh giữa nhiệt độ đọng sương ts (Cs) và nhiệt độ đọng sương của không khí ở mực nước biển là 20C
Tại Hà nội ở tháng nóng nhất t tbMax 32,8 0 C, (t tbMax )65% có nhiệt độ đọng sương ts
+ mm : hệ số kể đến ảnh hưởng mây mù, khi tính toán lấy trường hợp lớn nhất là lúc trời không có mây mù mm = 1
+ kh : hệ số ảnh hưởng của khung cửa kính, do khung kim loại lấy kh =1,17
+ m : hệ số kính phụ thuộc vào mầu sắc và kiểu loại kính sử dụng khác với kính cơ bản trong công trình này sử dụng kính trong phẳng dày 6mm Tra bảng 4.1 [TL1] ta có m
r : hệ số mặt trời kể đến ảnh hưởng của kính cơ bản khi có rèm che bên trong kính ở đây không có rèm che r = 1,0
Vậy: c x đs x mm x kh x m x r thay số vào ta có
+ F: là diện tích bề mặt kính có khung bằng kim loại
- Diện tích tường kính phía Đông là:
- Diện tích tường kính phía Nam là:
Hà nội ở vĩ độ 200 bắc, tra theo bảng 4.1 [TL1] ta có:
* Nhiệt bức xạ mặt trời tức thời truyền vào phòng qua tường kính phía Đông là
* Nhiệt bức xạ mặt trời tức thời truyền vào phòng qua tường kính phía Nam là
Vậy nhiệt bức xạ mặt trời tức thời truyền vào phòng qua tường kính
Q’11 = Q’11D + Q’11N = 24436,17+ 629,244 = 25065,414 ,W b Nhiệt bức xạ mặt trời tức thời truyền vào phòng qua kính Q11
Khi nhiệt bức xạ tức thời truyền vào phòng thì chỉ có một phần nhiệt bức xạ này tác dụng ngay tới không khí trong phòng (làm nhiệt độ trong phòng tăng), phần còn lại sẽ tác dụng tới các bề mặt kết cấu bao che của phòng (trần, sàn, vách tường), sự tác dụng này sẽ làm cho nhệt độ bề mặt kết cấu bao che dần dần tăng lên, một phần nhiệt sẽ đi vào kết cấu bên trong của các bề mặt, phần còn lại sẽ trao đổi nhiệt với không khí trong phòng
Hình 3 2 Sự lệch pha của lượng nhiệt bức xạ mặt trời Q 11 ' tức thời với phụ tải lạnh Q 11 do sự tích và trễ nhiệt của vật liệu vách, trần, nền
Hình 3.2 Nêu nên sự phụ thuộc của lượng nhiệt bức xạ vào thời gian trong một ngày Ở đây Q’11 là nhiệt bức xạ tức thời truyền vào phòng còn Q11 là nhiệt bức xạ thực tế tác dụng với không khí trong phòng (đây chính là lượng nhiệt ảnh hưởng trực tiếp tới năng suất lạnh Qo) Trong hình 3.2 phần diện tích 1 là lượng nhiệt bức xạ tức thời bị bề mặt kết cấu bao che hấp thụ, phần diện tích 2 là lượng nhiệt tỏa ra từ lượng nhiệt hấp thụ của các bề mặt của kết cấu bao che vào không khí khi nhiệt bức xạ tức thời giảm đi (về nguyên tắc hai phần diện tích này là bằng nhau) Vì vậy khi chọn máy lạnh nếu lấy giá trị bức xạ tức thời lớn nhất Qo = Q’11 Max làm tăng năng suất lạnh lớn nhất của máy thì sẽ quá dư thừa (điều này sẽ dẫn đến giá thành thiết bị lớn) Trong thực tế để chọn máy lạnh chỉ cần chọn theo giá trị nhiệt bức xạ thực tế lớn nhất làm năng xuất lạnh lớn nhất của máy Qo = Q11 Max
Từ sự phân tích ở trên ta có khái niệm hệ số tác dụng tức thời của bức xạ do tích nhiệt của kết cấu bao che gây ra là: T
T : là tỷ số giữa lượng nhiệt bức xạ thực tế Q11 với lượng nhiệt bức xạ tức thời lớn nhất Q’11 Max
Từ khái niệm hệ số tác động tức thời của bức xạ do tích nhiệt của kết cấu bao che Suy ra lượng nhiệt bức xạ thực tế tác dụng tới không khí trong phòng điều hòa được tính như sau:
Giá trị hệ số tác dụng tức thời của bức xạ được xác định bằng thực nghiệm, giá trị này phụ thuộc vào khối lượng trung bình của các bề mặt không gian điều hòa tính trên 1m2 sàn và thời gian hoạt động của hệ thống điều hòa
* Khối lượng trung bình của kết cấu bao che gS:
-G ' : Khối lượng của tường có kính tiếp xúc với ánh sáng mặt trời và của sàn nằm trên mặt đất , kg Ở đây khối lượng của tường bên và hai mặt trước và sau
- G '' : Khối lượng của tường không tiếp xúc với ánh sáng mặt trời và của sàn và trần không nằm trên mặt đất Ở đây là khối lượng của tường bên và của sàn, trần , kg ;
G '' = FT x GT + FS x GS =[(13,2 x 4,2) – (5,6 x 2,5) + (8,4 x4,2) + (6,298 x 4,2) –(1,2 x 2,2)] x 406 + 2 x ( 262,09 x 429) = 265689,05 kg
Vì GT , GS đã tính ở chương II
Tra bảng 4.7 [TL1] ta có:
* Nhiệt bức xạ thực tế truyền qua tường kính phía đông vào phòng là Q11D
* Nhiệt bức xạ thực tế truyền qua tường kính phía nam vào phòng là Q11N
Vậy tổng nhiệt bức xạ thực tế truyền qua kính vào phòng Q11:
Q11 = Q11D + Q11N = 9774,468 + 329,914 = 10095,382 ,W c Nhiệt bức xạ mặt trời truyền qua trần, mái vào phòng Q12:
Theo [TL1] ta có công thức tính gần đúng: Q12 = K x F x t td ,W
Vì ta đang tính cho tầng 1 nên độ chênh nhiệt độ t td = 00C
Vậy tổng nhiệt hiện do bức xạ mặt trời qua kính và trần, mái truyền vào phòng là: Q1
2.Nhiệt truyền vào phòng qua các kết cấu bao che Q2 :
Toàn bộ không gian trưng bày và phòng làm việc đều được điều hòa nên không có nhiệt truyền vào phòng qua các tường ngăn giữa không gian trưng bày và phòng làm việc a) Nhiệt truyền vào phòng qua các kết cấu bao che phía đông QTD
Nhiệt truyền vào phòng qua tường gạch phía đông Q TD G
- KT = 2,016 ,W/m2.K đã tính ở tính ở chương II
Nhiệt truyền vào phòng qua tường kính phía đông Q TD K
- KK = 6,334 ,W/m2.K đã tính ở tính ở chương II
* Vậy tổng nhiệt truyền qua kết cấu bao che phía đông vào phòng QTD
QTD = Q TD G Q TD K = 582,11 + 2040,28 = 2622,39 ,W b) Nhiệt truyền vào phòng qua các kết cấu bao che phía tây QTT
Nhiệt truyền vào phòng qua tường gạch phía tây Q TD G
- KT = 2,016 ,W/m2.K đã tính ở tính ở chương II
Nhiệt truyền vào phòng qua tường kính phía tây Q TT K
- KK = 6,334 ,W/m2.K đã tính ở tính ở chương II
* Vậy tổng nhiệt truyền qua kết cấu bao che phía tây vào phòng QTD
QTT = Q TT G Q TT K = 568,09 + 602,997 71,087 ,W c) Nhiệt truyền vào phòng qua các kết cấu bao che phía Nam QTN
Nhiệt truyền vào phòng qua tường gạch phía nam Q TN G
- KT = 2,016 ,W/m2.K đã tính ở tính ở chương II
Nhiệt truyền vào phòng qua tường kính phía nam Q TN K
- KK = 6,334 ,W/m2.K đã tính ở tính ở chương II
* Vậy tổng nhiệt truyền qua kết cấu bao che phía nam vào phòng QTN
QTN = Q TN G Q TN K = 775,54 + 602,997 = 1378,54 ,W d) Nhiệt truyền vào phòng qua các kết cấu bao che phía bắc QTB
Nhiệt truyền vào phòng qua tường gạch phía bắc Q TN G
- KT = 2,016 ,W/m2.K đã tính ở tính ở chương II
Nhiệt truyền vào phòng qua tường kính phía bắc Q TN K
* Vậy tổng nhiệt truyền qua kết cấu bao che phía bắc vào phòng QTN
QTB = Q TB G Q TB K = 483,65 + 0 = 483,65 ,W e) Nhiệt truyền vào phòng qua nền QN
- Hệ số truyền nhiệt qua nền tra bảng 4.15 [TL1] ta được
K = 2,15 ,W/m2.K vì sàn đặt trên mặt đất
* Tổng nhiệt truyền qua kết cấu bao che vào không gian trưng bày KG-T1 là:
Q2 = QTD + QTT +QTN + QTB +QN = 2622,39 + 1171,087+ 1378,54 + 483,65 + 3831,61 = 9487,277 ,W
3.Nhiệt toả ra từ các nguồn nhiệt bên trong phòng Q3 : a) Nhiệt hiện do người trong phòng toả ra Q31
- Số người trong phòng: n = 30 người
- qh (,W/ người): Lượng nhiệt do một người trong phòng toả ra trang bảng 4.18 [TL1] với người hoạt động nhệ nhàng trong văn phòng, ở nhiệt độ phòng tT = 260C ta được qh = 60 ,W/người
- d : Hệ số tác động không đồng thời theo [TL1] thì hệ số tác động không đồng thời đối với nhà công sở d = 0,75
* Vậy tổng nhiệt hiện do người trong phòng toả ra Q31
Q 31 = n x qh x d = 30 x 60 x 0,75 = 1350 ,W b) Nhiệt hiện toả ra từ đèn chiếu sáng Q32
- F = (13,2 x 8,4 + 4,2 x 19,5 + 16,5 x 4,2) = 262,08 m2 : Diện tích sàn của không gian trưng bày KG-T1
- d : Hệ số tác động không đồng thời theo [TL1] thì hệ số tác động không đồng thời đối với nhà công sở d = 0,85
- q (,W/ m2): Công suất chiếu sáng trên 1m2 sàn Theo tiêu chuẩn Việt Nam q ,W/ m2
* Vậy tổng nhiệt hiện do đèn chiếu sáng toả ra Q32
Q 32 = F x q x d = 262,08 x 12 x 0,85 = 2673,22 ,W c) Nhiệt hiện toả ra từ các thiết bị điện trong phòng Q33
Theo [TL1] Q33 được xác định bằng công thức:
Với P : Tổng công suất điện của các thiết bị điện trong phòng ở đây không gian trưng bày được trang bị:
+ 20 đèn chiếu sáng hiện vật trưng bày: 45 ,W
* Vậy tổng nhiệt hiện toả ra từ các thiết bị điện trong phòng Q33
Vậy tổng nhiệt toả ra từ các nguồn nhiệt trong phòng Q3
Tổng nhiệt hiện của không gian trưng bày KG - T1 là Qhf:
4.Nhiệt hiện do không khí rò rỉ và không khí chủ động mang vào phòng Qh : a) Nhiệt hiện do không khí tươi chủ động mang vào phòng QhN1
Theo [TL1] ta có công thức:
+ L N nxl30 x7,5(l/s) :Tổng lượng không khí tươi cần đưa vào phòng l (l/s.người) : Lượng không khí tươi từ ngoài cần đưa vào phòng cho một người, theo [TL1] chọn l = 7,5 (l/s)
Q hN ,W a) Nhiệt hiện do không khí rò rỉ mang vào phòng QhN2
Nhiệt rò rỉ do không khí đưa vào phòng QhN2 được xác định:
+ : Hệ số kinh nghiệm tra bảng 4.20 [TL1] ta có = 0,7
Tổng lượng nhiệt hiện do không khí tươi từ bên ngoài đưa vào phòng QhN
Tổng nhiệt hiện của phòng và của không khí tươi từ bên ngoài đưa vào phòng:
1.Nhiệt ẩn do người trong không gian trưng bày tỏa ra Qaf :
- n: số lượng trong không gian trưng bày là: 30 người
- Theo bảng 4.18 của [TL1] với người hoạt động nhẹ nhàng trong văn phòng với nhiệt độ trong phòng tT = 260C thì lượng nhiệt ẩn do một người trong phòng tỏa ra qa 70 ,W/người
* Vậy tổng nhiệt toả ra từ các nguồn nhiệt trong phòng Qaf
2.Nhiệt ẩn do không khí rò rỉ và chủ động mang vào trong không gian trưng bày QaN : a) Nhiệt ẩn do không khí tươi chủ động mang vào trong không gian trưng bày QaN1 :
Theo [TL1] ta có công thức:
Với: - dN!(g/kg):Độ chứa hơi của không khí ngoài trời
- dT = 14 (g/kg): Độ chứa hơi của không khí trong phòng
- LN = n x l 0 x 7,5 = 225 (l/s): Tổng lượng không khí tươi cần cấp vào phòng
* Vậy : QaN1 = 3xLN x(dN – dT) = 3 x 225 x (21 – 14) = 4725 ,W b) Nhiệt ẩn do không khí tươi rò rỉ mang vào trong không gian trưng bày QaN2
- V = FN x 4,2 = 262,08 x 4,2 = 1100,74 m3: Thể tích không gian trưng bày cần điều hòa
Tổng lượng nhiệt ẩn của không khí từ bên ngoài đưa vào không gian trưng bày : QaN
Tổng nhiệt ẩn của không gian trưng bày và của không khí tươi từ bên ngoài đưa vào không gian trưng bày:
Vậy tổng nhiệt thừa của không gian trưng bày tầng I là:
Kết quả tính toán nhiệt của không gian trưng bày tầng I (KG-T1) cho trong bảng sau:
Bảng 3 1 Kết quả tính toán nhiệt của không gian trưng bày tầng 1
Phụ tải lạnh của không gian trưng bày tầng 1 là:
Hệ số nhiệt hiện phòng RSHF (Room Senible Heat Factor)
Hệ số nhiệt hiện phòng được định nghĩa như sau:
+ Q hf (,W): Nhiệt hiện của không gian cần điều hoà
+ Q af (,W): Nhiệt ẩn của không gian cần điều hoà
+ Q f Q hf Q af (,W): Tổng nhiệt của không gian cần điều hoà
Theo kết quả tính toán ở chương III ta có:
Hệ số đi vòng BF (Bypass Factor)
+ Gh: Lưu lượng không khí qua giàn ngưng không trao đổi nhiệt ẩm với giàn lạnh + G0: Lưu lượng không khí qua giàn lạnh có trao đổi nhiệt ẩm
+ G: Tổng lưu lượng không khí đi qua giàn lạnh
Hệ số đi vòng BF phụ thuộc vào giàn lạnh Trị số BF tăng lên khi diện tích giàn lạnh giảm xuống, tốc độ không khí qua giàn tăng và ngược lại
*Theo bảng 4.22 [TL1] chọn hệ số đi vòng BF = 0,15.
Hệ số nhiệt hiện tổng GSHF (Grand Sensible Heat Factor)
Hệ số nhiệt hiện được định nghĩa như sau:
+ Q h Q hf Q hN : Tổng nhiệt hiện
+ Q a Q af Q aN : Tổng nhiệt ẩn
+ Q hf ,Q hN : Nhiệt hiện của phòng và của không khí từ bên ngoài đưa vào phòng Theo kết quả tính toán ở chương III ta có:
Hệ số nhiệt hiện hiệu dụng ESHF (Effective Sensinble Heat Factor)
Khi kể đến ảnh hưởng của hệ số đi vòng BF nghĩa là kể đến một lượng không khí qua giàn lạnh nhưng không được làm lạnh mà được thổi thẳng vào phòng như vậy tải nhiệt thực tế của phòng là nhiệt hiện hiệu dụng Qef
Hệ số nhiệt hiện hiệu dụng được định nghĩa như sau:
+ Qhef = Qhf + BF QhN : Nhiệt hiện hiệu dụng của phòng
+ Qaef = Qaf + BF QaN : Nhiệt ẩn hiệu dụng của phòng
+Qef = Qhef + Qaef : Tổng nhiệt hiệu dụng của phòng
Chọn hệ số đi vòng BF = 0,15 và với kết quả tính nhiệt ở chương III có:
Qaf 060 ,W; QhN = 22126,6 ,W; QaN R504,59 ,W; Qhf 9377,156,W Suy ra:
Vậy: ESHF aef hef hef
Từ ESHF = 0,88, tT = 260C , T = 65% tra bảng 4.24 [TL1] ta có nhiệt độ đọng sương của giàn lạnh ts = 18,20C d t
Tìm nhiệt độ đọng sương của giàn lạnh ts, nhiệt độ thổi vào tV, nhiệt độ hoà trộn
Hình 4 3 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 H, T, O, S
*Quá trình tìm nhiệt độ đọng sương của không khí đi qua giàn lạnh ts , nhiệt độ điểm hoà trộn tH , nhiệt độ điểm thổi vào tV bằng đồ thị t-d được thể hiện trên hình 4.1 các bước tiến hành:
- Xác định hệ số nhiệt hiện phòng RSHF, hệ số nhiệt hiện tổng GSHF, hệ số nhiệt hiện hiệu dụng ESHF.- Trên đồ thị t-d xác định điểm gốc G với các giá trị vừa tìm được của RSHF, GSHF, ESHF trên trục SHF, ta được đường G-GSHF, đường G-RSHF, đường G-ESHF.
+ Trên đồ thị xác định các điểm trạng thái không khí trong phòng T (tT, T ) và điểm trạng thái không khí ngoài trời (tN, N )
+ Qua T kẻ đường song song với đường G- RSHF và đường thẳng song song với đường G- ESHF
+ Nhiệt độ ts của điểm S chính là nhiệt độ đọng sương của không khí qua giàn lạnh
+ Qua S kẻ đường SH song song với đường G-GSHF Đường SH cắt đường NT tại điểm
H thì H chính là trạng thái của không khí vào giàn lạnh, từ H ta tìm được tH, dH,
IH Đường SH cắt đường TC tại điểm O (khi bỏ qua nhiệt độ của quạt và đường ống dẫn không khí thì coi điểm O trùng với điểm V).O V là trạng thái không khí thổi vào phòng Qua V ta tìm được tV, dV, IV…
+ Kiểm tra lại điều kiện vệ sinh tt T t V 10 0 C Điều kiện này cần phải được thoả mãn để con người không bị tác động của sự thay đổi nhiệt độ quá lớn Nếu điều kiện vệ sinh không được thoả mãn nghĩa là t10 0 C (ứng với trường hợp nhiệt độ thổi vào không khí quá thấp) Để khắc phục điều này phải tăng nhiệt độ không khí thổi vào bằng cách sử dụng sơ đồ tái tuần hoàn hai cấp Khi điều kiện vệ sinh được thoả mãn lượng không khí qua giàn lạnh được tính như sau:
Khi đó năng suất lạnh của máy điều hoà cần thiết cho không gian điều hoà được xác định theo công thức: Q0= G x (IH - IV) ,K,W
Lưư lượng không khí qua giàn lạnh
Theo [TL1] lưu lượng hông khí qua giàn lạnh được xác định theo công thức:
Lưư lượng không khí tươi cần thiết
Lưu lượng không khí tươi cần thiết bao gồm lượng không khí tươi cho các không gian cần điều hoà tầng 1, 2, 3, 4 và tầng tum gồm: 158 người nên:
* Kiểm tra lại điều kiện LN > 10%L được thoả mãn.
Tìm điểm hoà trộn của không khí tươi và không khí tuần hoàn
*Nhiệt độ điểm hoà trộn : tH = N N N xt T
*Trên đồ thị t-d kẻ đường tH = 26,5 0C giao với đường NT tại điểm H, ta có: kg kg kg g d H
* Vậy: IH = 1,004 x tH + dH x (2500 + 1,842 x tH ) = 1,004 x 26,5 + 0,0165 x (2500 + 1,842 x 26,5) = 68,66 kJ/kg
Phương pháp thiết kế ống gió
- Phương pháp ma sát đồng đều:
Phương pháp thiết kế hệ thống ống gió phân bố đều tổn thất áp suất, tức là tổn thất áp suất trên mỗi mét chiều dài đường ống là tương đương nhau trên toàn bộ hệ thống, tại bất kỳ tiết diện nào và bằng với tổn thất áp suất trên mỗi mét chiều dài của đoạn ống chuẩn Đây là phương pháp phổ biến nhất, nhanh chóng, và tương đối chính xác Phương pháp này cho phép xác định bất kỳ đoạn ống nào trong hệ thống mà không cần biết trước kích thước các đoạn trước, rất phù hợp với thi công thực tế Phương pháp thích hợp cho hệ thống tốc độ thấp (phòng ở, khách sạn, hội trường, nhà hàng…) đối với cả ống cấp, ống hồi và ống xả.
- Phương pháp tính toán lý thuyết:
Phương pháp tính toán tuần tự dựa trên các công thức lý thuyết, tính toán tuần tự kích thước đường ống từ đầu đến cuối tuyến ống để đảm bảo áp suất tĩnh tại các vị trí lắp đặt miệng hút và miệng thổi không thay đổi Đây được coi là phương pháp chính xác nhất, tuy nhiên lại rất phức tạp và tốn nhiều thời gian.
- Phương pháp giảm dần tốc độ:
Người thiết kế dựa vào kinh nghiệm chủ quan để thiết kế hệ thống giảm dần tốc độ theo chiều chuyển động của luồng khí, giúp thiết kế nhanh chóng nhưng thiếu chính xác và yêu cầu sử dụng van điều chỉnh lưu lượng ống gió.
- Phương pháp phục hồi áp suất tĩnh:
Xác định kích thước của ống dẫn sao cho tổn thất áp suất trên đoạn đó đúng bằng độ gia tăng áp suất tĩnh do sự giảm tốc độ chuyển động của không khí sau mỗi nhánh rẽ Phương pháp này tương tự với phương pháp lý thuyết, nhưng ở đây người ta thiết kế chủ yếu sử dụng các đồ thị
- Ngoài các phương pháp trên người ta còn sử dụng một số phương pháp sau đây: + Phương pháp T
+ Phương pháp tốc độ không đổi
+ Phương pháp áp suất tổng
Trong đồ án này ta chọn phương pháp ma sát đồng đều để tính toán thiết kế hệ thống cấp khí tươi Phương pháp ma sát đồng đều có ưu điểm là thiết kế rất nhanh, người thiết kế không bắt buộc phải tính toán tuần tự từ đầu tuyến ống đến cuối mà có thể tính bất cứ đoạn ống nào tuỳ ý, điều này có ý nghĩa trên thực tế thi công ở công trường
- Có hai hướng lựa chọn thiết kế :
Cách 1: Chọn tiết diện đoạn đầu nơi gần quạt là tiết diện điển hình, chọn tốc độ chuyển động không khí phù hợp với đoạn ống đó Từ đó xác định đoạn ống có kích thước điển hình, tổn thất ma sát trên 1m chiều dài của đoạn ống điển hình Giá trị tổn thất đó được coi là chuẩn trên toàn tuyến ống
Cách 2: Chọn tổn thất áp suất hợp lý và giữ nguyên giá trị đó trên toàn bộ hệ thống đường ống gió Trên cơ sở từng đoạn lưu lượng đã biết tiến hành xác định kích thước từng đoạn
Tuy nhiên cách 2 có nhược điểm là lựa chọn tổn thất thế nào là hợp lý Nếu chọn tổn thất bé thì kích thước đường ống lớn dẫn đến chi phí đầu tư tăng, nhưng nếu chọn tốc độ lớn thì sẽ gây ồn, chi phí vận hành tăng Trên thực tế ta chọn cách thứ nhất vì tốc độ gió cho ở các bảng là các thông số đã được xác định dựa trên tính toán kĩ thuật đã được cân nhắc bởi các yếu tố nêu ở trên.
Chọn miêng gió cấp, gió hồi, gió tươi
5.2.1: Phân loại miệng gió a) Theo hình dạng
Miệng thổi chữ nhật, vuông;
Miệng thổi dẹt; b) Theo cách phân phối gió
Miệng thổi có cánh điều chỉnh đơn và đôi;
Miệng thổi kiểu lá sách;
Miệng thổi kiểu chắn mưa;
Miệng thổi có cách cố định;
Miệng thổi kiểu lưới c) Theo vị trí lắp đặt
Miệng thổi đặt nền, sàn d) Theo vật liệu
Miệng thổi nhựa e) Yêu cầu của miệng thổi và miệng hút:
Có kết cấu đẹp, hài hòa với nội thất công trình, dễ dàng lắp đặt và tháo dỡ
Cấu tạo chắc chắn, không gây tiếng ồn Đảm bảo phân phối gió đều trong không gian điều hòa và tốc độ trong vùng làm việc không vượt quá mức cho phép
Trở lực cục bộ nhỏ nhất
Quạt hộp tiện lợi với van điều chỉnh lưu lượng gió, tùy chỉnh linh hoạt hướng gió tùy theo nhu cầu Thiết kế nhỏ gọn, trọng lượng nhẹ, được chế tác từ vật liệu bền bỉ, chống gỉ sét Kết cấu sản phẩm dễ vệ sinh, lau chùi, giúp duy trì sự sạch sẽ khi cần thiết.
Ký hiệu miệng thổi là SAG (Supply air grill)
Ký hiệu miệng hút là RAG (Return air grill) Đối với công trình này, ta sử dụng:
Miệng thổi: Ta chọn hai loại miệng gió: một là kiểu khuếch tán 4 hướng hình vuông, được thiết kế từ nhôm định hình có khả năng chống ăn mòn cao; hai là kiểu miệng gió hẹp dài, vật liệu chế tạo làm từ nhôm Chọn miệng gió khuếch tán hình vuông và miệng gió hẹp dài vì: Công trình thi công có trần giả phẳng, cao Việc bố trí nội thất và các vị trí đèn chiếu sáng cũng như hình dạng của đèn trên trần ở mỗi phòng phù hợp cho hai loại miệng gió này đem đến sự sang trọng và thẩm mỹ cao cho công trình
Miệng hồi: Ta chọn miệng gió sọt trứng cánh thẳng và miệng gió linear T kiểu khe Được thiết kế phù hợp với lưu lượng gió lớn nhưng trở lực và độ ồn bé Toàn bộ miệng gió được làm bằng nhôm chống rỉ.
Tính toán đường ống gió
Với những phòng với số lượng người ít
