nghiên cứu các điều kiện tiện nghi nhiệt bằng phương pháp mô phỏng số cho văn phòng nhà máy dalat milk tại lâm đồng

Với việc đánh giá chỉ số tiện nghi nhiệt TC và chất lượng không khí, nhóm chúng em xin được tiến hành khảo sát so sánh bằng việc điều chỉnh các độ mở cánh đảo của máy lạnh cassette lần

TỔNG QUAN

Tính cấp thiết và lý do chọn đề tài

1.1.1 Tính cấp thiết Ô nhiễm không khí là một trong những vấn đề nghiêm trọng hàng đầu của cư dân đô thị những năm trở lại đây Với chỉ số chất lượng không khí tại Việt Nam năm 2022 là 24.7 àg/m 3 Xột trong khu vực Đụng Nam Á, Việt Nam xếp hạng thứ 5/9 quốc qia và xột trờn toàn thế giới thì Việt Nam xếp hạng thứ 36/117 quốc gia có nồng độ PM2.5 cao nhất Sự đốt bỏ các chất thải công nghiệp, nông nghiệp, cháy rừng và rơm rạ, chưa kể đến tình trạng ô nhiễm từ giao thông cũng là một vấn đề nghiêm trọng góp cho tình trạng ô nhiễm ngày nay Trong đó các hạt bụi mịn PM2.5 là thứ mà đáng được chú ý nhất vị chúng có khả năng thâm nhập sâu vào phổi, ảnh hưởng đến hô hấp và cả hệ thống mạch máu cơ thể người Nó ảnh hưởng đến các vấn đề về phổi thậm chí là tử vong nếu chúng ta hít thở trong bầu không khí ô nhiễm lâu dài Điều đó được các chuyên gia nghiên cứu về chất lượng không khí và đã đưa ra các tiện nghi về nhiệt

1.1.2 Lý do chọn đề tài

Mười giờ cho một ngày là một khoản thời gian khá dài cho quá trình làm việc Và không gian làm việc sạch sẽ là vấn đề hết sức cần thiết

Xã hội ngày nay ngày càng phát triển, đồng thời cũng làm cho các ngành công nghiệp tăng theo đặt biệt là lần lượt các xưởng nhà máy được hình thành Trong quá trình hoạt động thì nó cũng thải chất ô nhiễm ra ngoài, dần dần làm chất lượng không khí ngoài trời đang ở mức đỏ, tím ảnh hưởng trực tiếp đến môi trường kể cả không gian phòng kín Mặc dù là không gian kín nhưng vẫn cần sự đối lưu lấy khí ngoài trời để cấp gió tươi cho phòng, đồng thời kéo theo thành phần bụi mịn chất ô nhiễm vào phòng Mà chất lượng không khí văn phòng kém, thiếu O2 tươi gây hiện tượng uể oải, mệt mỏi cho người lao động trong không gian làm việc Nếu xét về ảnh hưởng dài hạn thì nó có thể gây ra một số bệnh về đường hô hấp, bệnh tim, ung thư, và cũng làm suy nhược nghiêm trọng cơ thể hoặc dẫn đến tử vong Chất lượng và hiệu suất công việc bị giảm sút, do não bộ không được cấp không khí trong lành Tuy nhiên muốn xã hội phát triển thì việc ô nhiễm không khí là một điều khó thể tránh khỏi

Xã hội ngày nay ngày càng phát triển, cuộc sống ngày càng văn minh, đời sống con người cũng ngày càng thuận lợi làm cho nhu cầu sử dụng vật chất và tinh thần càng được nâng cao Chẳng hạn như nhiều người giàu có ngoài việc sở hữu một căn hộ cao cấp hàng tỷ đồng thì bên cạnh đó họ cũng muốn nhắm đến căn hộ có bầu không khí chất lượng tốt để phục vụ đời sống của họ Không chỉ là không khí cho căn hộ mà còn ở các khu vực khác như nhà trường, bệnh viện, chưng cư, đặt biệt là các phòng thí nghiệm với yêu cầu mục đích bảo vệ các mẫu thí nghiệm quan trọng Để giải quyết vấn đề cấp bách trên, các chuyên gia, kỹ sư trong ngành Nhiệt lạnh đang không ngừng đưa ra những giải pháp và sản phẩm tối ưu để cải thiện chất lượng không khí Ngoài việc tính toán bằng phương pháp truyền thống hay carrier để biết tải lạnh phù hợp cho không gian lắp đặt mà có nhiều phần mền hỗ trợ trong việc thiết kế như Heat load, Trace 700, Bên cạnh đó cũng có phần mền liên quan cũng đã phát triển và được nhiều người biết đến là phần mền Ansys Phần mềm Ansys là một phần mềm toàn diện và bao quát hầu hết các lĩnh vực vật lý, giúp can thiệp vào thế giới mô hình ảo và phân tích kỹ thuật cho các giai đoạn thiết kế Nó giúp quy trình thiết kế vượt qua một cấp độ mới nâng cao cải thiện hiệu suất khi thiết kế, khả năng sáng tạo, đồng thời giảm bớt rào cản và hạn chế vật lý để thực hiện các bài kiểm tra mô phỏng mà không thể thực hiện trên các phần mềm khác

Hình 1.1 Lợi ích của CFD trong HVAC

Với đề tài này chúng em muốn mô phỏng điều kiện nhiệt tiện nghi cho văn phòng và nó cũng là một mô hình điển hình trong lĩnh vực điều hòa không khí Vì vậy nhóm quyết định chọn tên đề tài là “ nghiên cứu các điều kiện tiện nghi nhiệt bằng phương pháp mô phỏng số cho văn phòng nhà máy Dalat Milk tại Lâm Đồng”

Mục đích và nhiệm vụ đề tài

1.2.1 Mục đích Đối với việc thiết kế ĐHKK, việc sử dụng công thức và thực nghiệm để tính toán cho ra công suất lạnh, hiệu suất, thông qua nhiệt độ, độ ẩm ngoài trời và trong phòng (thông số yêu cầu thiết kế) cho văn phòng Tuy nhiên việc tính toán chỉ đưa ra các thông số lý thuyết dựa trên các giả định đã được nêu ra, vì vậy khó có thể kiểm soát được một cách tối ưu nhất

Vì muốn quan tâm đến hiệu quả tiện nghi về nhiệt mà nhóm đã giả sử các yếu tố ảnh hưởng như độ mở cánh đảo, lưu lượng gió cấp, nhiệt độ cài đặt, lưu lượng gió tươi ở các giá trị khác nhau để giúp cho nhóm có một cái nhìn khách quan về hệ thống thông qua phương pháp mô phỏng CFD

Khảo sát các yếu tố ảnh hưởng đến chất lượng không khí và các giá trị tiện nghi nhiệt thông các các tiêu chuẩn

Xây dựng mô hình và thực hiện mô phỏng thông qua các giá trị đầu vào

So sánh các kết quả đạt được với những tiêu chuẩn và đưa ra kết luận Đưa ra phương pháp khắc phục và mô phỏng lại từ đó kết luận và rút ra những kinh nghiệp thực tế

1.1.3 Tổng quan về phần mềm mô phỏng Ansys

1.3.1 Giới thiệu về phần mềm

Trong những năm gần đây, do sự phát triển của các công cụ toán học cùng với sự tiến bộ của máy tính điện tử, các phần mềm công nghiệp đã được thiết lập và hoàn thiện dần dần Chúng được sử dụng để giải quyết các bài toán trong lĩnh vực cơ học vật rắn, cơ học thuỷ khí, động lực học, bài toán tường minh và không tường minh, các bài toán tuyến tính và phi tuyến, cũng như các bài toán liên quan đến trường điện từ và tương tác đa trường vật lý

ANSYS là một bộ phần mềm mô phỏng và thiết kế, hỗ trợ tối đa việc thiết kế và phân tích các sản phẩm kỹ thuật, từ việc tạo mẫu thiết kế đến việc đánh giá và tối ưu hiệu năng của chúng Phần mềm này có thể áp dụng trong hầu hết các lĩnh vực vật lý và có thể can thiệp vào thế giới mô hình ảo và phân tích kỹ thuật theo từng giai đoạn thiết kế

Phần mềm phân tích này giúp quy trình thiết kế kỹ thuật được nâng lên một cấp độ mới, không chỉ làm việc với những mô hình, thông số phức tạp, các hàm đa cấp bậc, mà nó cũng giúp làm việc có tính thích ứng với những môi trường kỹ thuật mới Do đó Ansys sẽ giúp nâng cao hiệu quả khi thiết kế, nâng cao tính linh hoạt, giảm bớt khó khăn, hạn chế vật lý, thực hiện các bài kiểm tra mô phỏng phức tạp mà chưa thể thực hiện trên những phần mềm thông thường

Trong tính toán thiết kế cơ khí, phần mềm ANSYS có thể liên kết với các phần mềm thiết kế mô hình hình học 2D và 3D để xác định được ứng suất, biến dạng, trường áp suất, vận tốc dòng chảy, có thể xác định được mức độ hao mòn, mỏi và phá huỷ của chi tiết Nhờ việc xác định như vậy, có thể tìm được giải pháp tối ưu cho công nghệ chế tạo ANSYS cũng cung cấp phương pháp giải các bài tập cơ học với nhiều dạng mô hình vật liệu khác nhau: đàn hồi tuyến tính, đàn hồi phi tuyến, đàn dẻo, đàn nhớt, dẻo, dẻo nhớt, đàn hồi dẻo, vật liệu siêu đàn hồi, siêu dẻo, các chất lỏng và chất khí Ansys bao gồm nhiều module với khả năng mô phỏng, xử lý khác nhau Nhưng gần như các mô phỏng trong Ansys được thực hiện bằng module Ansys Mechanical Workbench Đây là một module tích hợp, xử lý được nhiều lĩnh vực

1.3.2 Lịch sử hình thành và phát triền của phần mềm Ansys Ý tưởng về Ansys lần đầu tiên đến với John Swanson khi làm việc tại Phòng thí nghiệm hạt nhân Westinghouse vào những năm 1960, khi các kỹ sư đang thực hiện phân tích phần tử hữu hạn (FEA) bằng tay Westinghouse bác bỏ ý tưởng tự động hóa FEA của Swanson bằng cách phát triển phần mềm kỹ thuật đa năng, vì vậy Swanson rời công ty vào năm

1969 để tự mình phát triển phần mềm Năm 1970, khi đang làm việc tại một trang trại ở Pittsburgh, ông thành lập Ansys với tên gọi Swanson Analysis Systems Inc (SASI) [1] Các giai đoạn phát triền của phần mềm: Trải qua 6 giai đoạn từ lúc thành lập và phát triển tới nay

Giai đoạn 1: Phần mềm ANSYS với phiên bản thương mại đầu tiên của được phát hành vào năm 1971 dưới nhãn trắng Năm 1975, các hàm phi tuyến và nhiệt điện được bổ sung

Và nó được sử dụng độc quyền trên các máy tính lớn cho đến khi phiên bản 3.0 được giới thiệu vào năm 1979 cho VAXstation [1]

Giai đoạn 2: Năm 1980, Apple II được phát hành và Ansys chuyển sang giao diện đồ họa người dùng với phiên bản 4 vào cuối năm đó Phần mềm ANSYS với phiên bản 4 ngày

5 càng dễ sử dụng hơn và được thêm các khả năng mô phỏng điện từ Phần mềm động lực học chất lỏng Flotran của Compuflo được tích hợp vào Ansys với phiên bản 5, phát hành năm 1993

Giai đoạn 3: Năm 1996, Ansys đã tiếp tục phát hành phần mềm phân tích cấu trúc DesignSpace, sản phẩm mô phỏng thử nghiệm rơi và thả LS-DYNA và bộ mô phỏng động lực học chất lỏng (CFD) của Ansys Vào cuối năm 2001, Phiên bản 6.0 của sản phẩm Ansys chính được phát hành và đã thực hiện được mô hình quy mô lớn thực tế lần đầu tiên Một vài tháng sau đó, phiên bản 6.1 lại ra mắt nhằm mục đích khắc phục giao diện [1]

Giai đoạn 4: Phiên bản 8.0 đã được ra mắt vào năm 2005 Phiên bản này giới thiệu phần mềm tương tác cấu trúc chất lỏng của Ansys, mô phỏng sự tương tác giữa kết cấu và chất lỏng Vào năm 2009, phiên bản 12 đã được phát hành với phiên bản thứ hai của Workbench Ansys cũng bắt đầu ngày càng củng cố các tính năng vào phần mềm Workbench [1]

Giai đoạn 5: Phiên bản 15 của Ansys được công bố vào năm 2014 Nó được thêm vào chức năng mới cho vật liệu tổng hợp (composites), liên kết bu long và chia lưới tốt hơn [1]

Các module trên phần mềm

ANSYS Design Modeler và Ansys Meshing là 2 module mở đầu khi chúng ta tiếp xúc với ANSYS, 2 module này giúp chúng ta vẽ mô hình, vẽ lưới trực tiếp trong ANSYS, phục vụ quá trình tính toán và mô phỏng mô hình

ANSYS Mechanical Workbench (WB) là môi trường nền tảng chung tích hợp các module xử lý trong nhiều lĩnh vực: kết cấu, nhiệt động lực học, va chạm, chất lỏng WB không ngừng phát triển , được thiết kế để cung cấp giao diện thân thiện với người dùng Các loại có thể được tạo chỉ bằng thao tác kéo thả đơn giản bằng cách liên kết các câu hỏi nhưng vẫn đạt hiệu quả cao, WB ngày càng được khách hàng tin tưởng Ngoài ra, WB còn có khả năng tương tác cao với phần mềm CAD, cho phép người dùng đưa các mô hình phức tạp vào WB để tính toán, hướng tới mục tiêu “mô phỏng đi đầu trong việc đặt nền tảng phát triển sản phẩm”

ANSYS MECHANICAL APDL (ANSYS Multiphysical) là một thành phần mô phỏng vật lý đa trường, đa lĩnh vực Mô-đun này hỗ trợ giải quyết các vấn đề liên quan đến cấu trúc, nhiệt, điện, từ tính, nổ, va chạm và vật liệu mới, vì khả năng phân tích vượt trội Ngoài ra, ANSYS Mechanical APDL kết hợp nhiều mô hình vật liệu và loại phần tử dựa trên các lý thuyết phổ biến nhất hiện nay ANSYS Mechanical APDL cung cấp một phân tích toàn diện về chuỗi mô phỏng tương đối hoàn chỉnh, nó cung cấp cho người dùng một không gian thoải mái và thuận tiện để mô phỏng.

Những vấn đề gặp phải khi thiết kế hệ thống điều hòa không khí

Khi thiết kế một hệ thống điều hòa không khí, có một số vấn đề phổ biến sẽ gặp phải trong quá trình thiết kế Dưới đây sẽ là một số vấn đề dễ gặp phải : Đặc điểm công trình, định hướng thiết kế: cần quan sát công trình để tìm hiểu ưu điểm và khuyết điểm để chọn hệ thống phù hợp

Tính toán về môi trường lắp đặt: môi trường có nhiệt độ và độ ẩm thay đổi, nhiệt độ động sương cao,… nó gây ra việc khó khăn trong việc xác định chính xác khi thiết kế

Vị trí lắp đặt: Về vấn đề vị trí lắp đặt rất là vô cùng quan trọng đối với một hệ thống điều hòa cho phòng Để hoạt động hiệu quả phải để vị trí phù như tránh gió thổi trực tiếp vào người, không đặt trên giường ngủ, cửa kiếng, tủ quần áo, không nên đặt xa khu vực cần làm lạnh và cửa đi kiếng giáp ngoài trời Với mục đích chính là làm mát hiểu quả cao, tránh hiện tượng động sương và dễ sửa chữa

Vị trí lắp đặt dàn nóng: Cần để ở nơi phụ hợp tránh nơi có ánh nắng mặt trời trực tiếp, nơi có nhiều bụi, nên đặt ở nơi thông khoáng giữa các dàn nóng hay đặt ở chỗ mát và ít người tiếp xúc Độ mở cánh đảo: ngoài việc điều chỉnh nhiệt độ duy trì phòng và tốc độ gió thì độ mở cánh đảo là một yếu tố không thể thiếu, nó có một số công dụng hết sức quan trọng như tăng diện tích làm mát, lan tỏa khí lạnh tới nhiều vị trí khác nhau để giúp làm lạnh phòng nhanh chóng, nhiệt độ và độ ẩm thông thoáng tốt Đồng thời nó cũng tăng cảm giác thoải mái và dễ chịu khi sử dụng

Tiết kiệm năng lượng: là vấn đề mà nhiều người quan tâm đến khi sử dụng 1 sản phẩm Không phải chọn một hệ thống đắt tiền là tốt trong việc tiết kiệm chi phí trong quá trình vận hành Mà là phải biết phối hợp giữa sản phẩm và người dùng để hệ thống điều hòa không khí đạt hiểu quả cao Bên cạnh đó, điều hòa Inverter là một sự lựa chọn hoàn hảo có khả năng tiết kiệm 30 % - 50% Đây là một trong những yếu tốt khách quan mà được nhiều người quan tâm đến sản phẩm.

Giới thiệu về phương pháp thiết kế Taguchi

Phương pháp Taguchi là một phương pháp thiết kế thí nghiệm, nhằm tối ưu hóa quy trình sản xuất và giảm thiểu ảnh hưởng của các yếu tố ngoài kiểm soát

Phương pháp này được phát triển bởi kĩ sư và tiến sĩ Genichi Taguchi của Nhật Bản Ông là người đặt nền móng cho phương pháp thiết kế bền vững, đồng thời cũng là người đề ra phương pháp thực nghiệm mang tên ông Taguchi Với mục tiêu phương pháp Taguchi là thiết kế một quá trình (hay sản phẩm) ít chịu ảnh hưởng bởi những nhân tố gây ra sự sai lệch về chất lượng Mục đích là điều chỉnh các thông số đến mức tối ưu để quá trình ổn định ở mức chất lượng tốt nhất Phương pháp Taguchi sử dụng các dãy trực giao trong quy hoạch thực nghiệm Do đó, phương pháp này cho phép sử dụng tối thiểu các thí nghiệm cần thiết để nghiên cứu ảnh hưởng của các thông số lên một đáp ứng được lựa chọn nào đó của một quá trình từ đó nhanh chóng tiến đến tối ưu nhanh nhất

Các đặc điểm phương pháp Taguchi:

- Phương pháp Taguchi bổ sung cho phương pháp quy hoạch thực nghiệm toàn phần (TNT) và riêng phần (TRT)

- Phương pháp Taguchi dựa trên ma trận thực nghiệm trực giao xây dựng trước và phương pháp để phân tích đánh giá kết quả

- Các nhân tố có thể có 2, 3, 4, 5, 8 mức giá trị

- Phương pháp Taguchi sử dụng tốt nhất với số nhân số khảo sát từ 3 đến 50, số tương tác ít và khi chỉ có một số ít nhân tố có ý nghĩa.

Giới thiệu về MiniTab

MiniTab là công cụ phần mềm phân tích dữ liệu, thống kê và cải tiến quy trình được các tổ chức trên toàn thế giới sử dụng để cải thiện chất lượng và giảm chi phí Các công cụ MiniTab được những người thực hành Six Sigma, kỹ sư chất lượng và nhà thống kê sử dụng để giúp giải quyết các vấn đề trong thế giới thực [2]

Minitab hoạt động như thế nào?

Minitab chứa nhiều công cụ trực quan khác nhau, bao gồm biểu đồ, biểu đồ hình hộp và biểu đồ phân tán, giúp các chuyên gia thực hiện phân tích thống kê hiệu quả hơn và trực quan hóa nội dung dữ liệu đang nói với họ Minitab cung cấp cho người dùng các công cụ để thực hiện phân tích thống kê, bao gồm kiểm tra giả thuyết, phân tích hồi quy và ANOVA Minitab hoạt động thông qua một loạt cửa sổ mà người dùng có thể sử dụng cho các mục đích khác nhau Một số loại cửa sổ khác nhau bao gồm: [2]

Cửa sổ phiên: Cửa sổ thiết yếu này hiển thị cho người dùng kết quả thống kê phân tích dữ liệu của họ

Cửa sổ trang tính: Cửa sổ trang tính trông giống như một bảng tính Nó chứa các hàng và cột được thiết kế để nhập và thao tác dữ liệu

Cửa sổ biểu đồ: Cửa sổ biểu đồ hiển thị cho người dùng bất kỳ biểu đồ nào được tạo từ dữ liệu của họ

Cửa sổ báo cáo: Cửa sổ báo cáo hiển thị kết quả phân tích thống kê để giải thích và sử dụng

Sản phẩm phần mềm Minitab còn có tính năng Project Manager cho phép người dùng chuyển đổi dễ dàng giữa các biểu đồ, bảng tính và kết quả thống kê

❖ Phương pháp phương sai phân tích Anova

Phân tích phương sai (analysis of variance-ANOVA) là phương pháp thống kê để phân tích tổng quy mô biến thiên của biến số phụ thuộc (tổng đó tổng quy mô biến thiên được định nghũa là tổng các độ lệch bình phương so với số bình quân của nó) thành nhiều phần và mỗi phần được quy cho sự biến thiên của một biến giải thích cá biệt hay một nhóm các biến giải thích Phần còn lại không thể quy cho biến nào được gọi là sự biến thiên không

9 giải thích được hay phần dư Phương pháp này được dùng để kiểm định giả thuyết 0 nhằm xác định xem các mẫu thu được có được rút ra từ cùng một tổng thể không Kết quả kiểm định cho chúng ta biết các mẫu thu được có tương quan với nhau hay không [3]

Phân tích phương sai một chiều còn được gọi là ANOVA yếu tố đơn hoặc ANOVA đơn giản Đúng như tên gọi, ANOVA một chiều phù hợp cho các thử nghiệm chỉ có một biến (yếu tố) độc lập có hai cấp độ trở lên Ví dụ, một biến phụ thuộc có thể là tháng nào trong năm có nhiều hoa hơn trong vườn Sẽ có mười hai cấp độ ANOVA một chiều giả định:

− Tính độc lập: Giá trị của biến phụ thuộc đối với một quan sát là độc lập với giá trị của bất kỳ quan sát nào khác

− Tính chuẩn tắc: Giá trị của biến phụ thuộc có phân phối chuẩn

− Phương sai: Phương sai có thể so sánh được ở các nhóm thử nghiệm khác nhau

− Liên tục: Biến phụ thuộc (số lượng hoa) là liên tục và có thể đo lường trên thang đo có thể chia nhỏ

❖ ANOVA giai thừa đầy đủ (còn gọi là ANOVA hai chiều)

ANOVA giai thừa đầy đủ được sử dụng khi có hai hoặc nhiều biến độc lập Mỗi yếu tố này có thể có nhiều cấp độ ANOVA đầy đủ yếu tố chỉ có thể được sử dụng trong trường hợp thử nghiệm giai thừa đầy đủ, trong đó sử dụng mọi hoán vị có thể có của các yếu tố và mức độ của chúng Đây có thể là tháng trong năm có nhiều hoa hơn trong vườn và sau đó là số giờ nắng ANOVA hai chiều này không chỉ đo lường biến độc lập và biến độc lập mà còn đo lường liệu hai yếu tố có ảnh hưởng lẫn nhau hay không ANOVA hai chiều giả định: [3]

− Liên tục: Giống như ANOVA một chiều, biến phụ thuộc phải liên tục

− Tính độc lập: Mỗi mẫu độc lập với các mẫu khác, không có sự giao thoa

− Phương sai: Sự khác biệt về dữ liệu giữa các nhóm khác nhau là như nhau

− Mức độ bình thường: Các mẫu đại diện cho một quần thể bình thường

− Danh mục: Các biến độc lập phải nằm trong các danh mục hoặc nhóm riêng biệt

CƠ SỞ LÝ THUYẾT

Khảo sát các yếu tố ảnh hưởng đến chất lượng không khí và tiện nghi nhiệt

2.1.1 Các yếu tố ảnh hưởng đến chất lượng không khí

Trong nội thất, có rất nhiều nguyên nhân gây ô nhiễm không khí Ô nhiễm không khí có thể sẽ tăng lên rất nhiều trong quá trình sửa chữa nhà Một trong những nguyên nhân chính khiến không khí bên trong có chất lượng kém là do quá trình đốt cháy nhiên liệu trong bếp lò và lò vi sóng Các chất ô nhiễm khác trong nội thất có nguồn gốc từ vật liệu xây dựng Những ngôi nhà thiếu hệ thống thông gió hiệu quả có nồng độ chất ô nhiễm sinh học cao do sự phát triển của nấm mốc trên bề mặt ẩm ướt Chất lượng không khí kém góp phần tạo ra điều kiện sống khó chịu trong nội thất, đặc biệt đối với những người bị dị ứng Các thành phần chính ảnh hưởng đến IAQ là các chất ô nhiễm:

- Khí cacbon đioxit (CO2) không được coi là một loại khí độc hại, tuy nhiên, khi nồng độ CO2 cao sẽ làm giảm nồng độ oxy trong không khí, điều này sẽ dẫn đến cảm giác mệt mỏi Khi nồng độ CO2 quá cao có thể gây ngạt thở, kích thích thần kinh, tăng nhịp tim và các vấn đề khác Nồng độ CO2 rất quan trọng để đánh giá mức độ ô nhiễm bên trong

- Carbon dioxide (CO) là một phân tử không màu, không mùi được coi là một mối nguy hiểm trong nhà, CO có thể được hít vào và gắn vào huyết sắc tố Trong cơ thể, CO làm giảm lượng oxy đến các cơ quan và mô

- Khí sulfur dioxide (SO2) Một thuật ngữ khác cho loại khí này là sulfur dioxide Đây là sản phẩm chính từ việc đốt lưu huỳnh SO2 được giải phóng bằng cách đốt nhiên liệu hóa thạch như than, dầu hoặc luyện nhôm, sắt, kẽm và quặng chì

- Dioxit nitơ (NO2) là chất khí được hình thành do quá trình đốt cháy các chất, thuộc nhóm khí là oxit nitơ, hay oxit nitơ Trong số các loại NOx, NO và NO2, người ta thường biết rằng chúng có thể gây ô nhiễm không khí Hít phải không khí có nồng độ NO2 cao có thể khiến đường hô hấp của con người bị kích thích

- Khí Ozone (O3) Khi chúng ta đóng hoặc mở cửa, nồng độ O3 trong không khí trong nhà dao động từ hơn 25% đến gần 80% Đây là loại khí nhà kính gây ra các bệnh về đường hô hấp và làm giảm chức năng phổi

- Chất dạng hạt (PM2.5 và PM10) là một trong những chỉ số quan trọng để đánh giá chất lượng không khí Chúng là hỗn hợp của các hợp chất rắn hoặc lỏng trôi nổi trong không khí Các hợp chất dạng bột còn được gọi chung là bụi mịn hay gọi tắt là PM.Trong số đó, nổi tiếng nhất là các hạt bụi có kích thước cực nhỏ (micromet), PM10 là loại bụi mịn có đường kính từ 2.5 đến 10 micromet, kích thước một phần triệu mét, PM2.5 là loại bụi mịn bụi làm bằng bột mịn có đường kính từ 2.5 đến 10 micron, đường kính nhỏ hơn 2.5 micron

- Hợp chất hữu cơ dễ bay hơi (VOCs) là một dạng chất tồn tại dưới dạng khí và được thải ra từ chất rắn hoặc chất lỏng trong gia đình như thiết bị, vật liệu xây dựng và khói thuốc lá

2.1.2 Tiêu chuẩn đánh giá đến chất lượng không khí Để kiểm soát được mức độ ô nhiễm của không khí, chỉ số chất lượng không khí AQI (Air Quality Index) đã được xây dựng bởi cơ quan Bảo vệ Môi trường và tổ chức hữu quan (EPA Mỹ) Tuy nhiên, chỉ số này chỉ áp dụng cho điều kiện không khí ngoài trời với 6 yếu tố tác động bao gồm CO, SO2 NO2 O3 PM2.5 và PM10 Từ đó chỉ số IAQI (Indoor Air Quality Index) ra đời để giúp đánh giá chính xác chất lượng không khí trong nhà Chỉ số này được đề xuất dựa trên chỉ số AQI với thêm yếu tố ảnh hưởng của CO2 và VOCs

2.1.3 Các yếu tố ảnh hưởng tiện nghi

Tiện nghi về nhiệt là phải tính đến các yếu tố môi trường, công việc và cá nhân Nó quyết định nhiệt độ thoải mái nơi làm việc

Có 6 yếu tố cơ bản sẽ quyết định xem nhiệt độ có thoải mái hay gây khó chịu là:

- Tỉ lệ trao đổi chất (met): Tỉ lệ lượng năng lượng sinh ra bởi cơ thể con người

- Mức độ cách nhiệt quần áo (clo): Nhiệt độ làm việc thoải mái, nó phụ thuộc rất nhiều vào tác dụng cách nhiệt của quần áo

- Nhiệt độ không khí: Nhiệt độ của không khí xung quanh cơ thể thường được bằng độ C Nó thường phụ thuộc vào không gian và hoạt động nơi làm việc như tiệm bánh hay xưởng, …

- Nhiệt độ bức xạ: Lượng nhiệt tỏa ra từ một vật nóng hơn như mặt trời, lò hơi, máy sấy, Nhiệt độ bức xạ sẽ có ảnh hưởng lớn hơn nhiệt độ không khí đến mức độ nóng hơn nơi làm việc

- Tốc độ không khí: Tốc độ không khí di chuyển qua cơ thể con người Đây là một yếu quan trọng về tiện nghi nhiệt

- Độ ẩm tương đối: Phần trăm hơi nước trong không khí

Các biện pháp kiểm soát để làm cho nhiệt độ nơi làm việc thoải mái hơn

Ngoài việc kiểm soát 6 yếu tố trên, chúng ta còn có thể cải thiện bằng cách:

- Kiểm soát nhiệt độ môi trường bằng cách làm ẩm hoặc hút ẩm để giảm nhiệt độ nơi làm việc

- Tách nguồn nhiệt hoặc lạnh với cơ thể: là sử dụng các rào chắn, tấm cách nhiệt cho khu vực làm việc để hạn chế việc tiếp cận

- Kiểm soát nhiệm vụ: là biết cách giảm thời gian lao động tiếp xúc với điều kiện nóng hoặc lạnh Kiểm soát khối lượng và tỷ lệ việc làm hợp lí

- Kiểm soát quần áo: Đảm bảo nhân viên không mặc nhiều hơn mức cần thiết Nếu mặc đồng phục, hãy chọn thiết kế hoặc chất liệu giúp cải thiện sự thoải mái về nhiệt của quần áo [4]

2.1.4 Tiêu chuẩn đánh giá tiện nghi nhiệt

Gồm 2 phương pháp: một là phương pháp vùng thoải mái đồ họa; hai là phương pháp vùng thoải mái phân tích

Phương pháp vùng thoải mái phân tích áp dụng cho những không gian mà người ở có mức độ hoạt động dẫn đến tỷ lệ trao đổi chất trung bình giữa 1.0 và 2.0 met và nơi mặc quần áo mang lại Cách nhiệt 1.5 clo hoặc ít hơn [5]

Chỉ số PMV là chỉ số để đánh giá cảm giác nhiệt trung bình của một nhóm người trong một không gian điều hòa Chỉ số này giúp đánh giá sự thoải mái nhiệt và tiện nghi của môi trường làm việc hoặc sống [6]

Thang đo cảm giác nhiệt ASHRAE, được phát triển để sử dụng trong việc định lượng cảm giác nhiệt của con người được xác định như sau:

Hình 2.1 Thanh cảm nhiệt bậc 7

Các bước thực hiện mô phỏng

Hình 2.4 Sơ đồ quy trình thực hiện mô phỏng CFD

Bước 1: Dựng mô hình trên các phần mềm như Ansys Workbench, AutoCAD,

Bước 2: Thực hiện chia lưới

Bước 3: Thiết lập các thông số cho mô hình

Bước 4: Thiết lập phương pháp giải cho bài toán mô phỏng

Bước 6: Kiểm tra tính hội tụ của lưới, nếu kết quả kiểm tra cho thấy lưới không hội tụ ta cần quay lại bước chia lưới rồi thiết lập lại các thông số của mô hình

Bước 7: Đánh giá kết quả của mô phỏng

Bước 8: Tạo báo cáo và kết thúc quá trình mô phỏng

TÍNH TOÁN, THIẾT LẬP THÔNG SỐ ĐẦU VÀO

Các thông số ban đầu

Tòa văn phòng Da Lat Milk tọa lạc tại tỉnh Lâm Đồng vì thế ta có được các thông số ngoài trời sau:

Tra đồ thị t-d ta được: IN = 87 kJ/kg ; dN = 21.8 g/kgkkk

Văn phòng Da Lat Milk là tòa nhà văn phòng nên có công năng các phòng hầu hết là văn phòng vì vậy ta có được các thông số như sau:

Tra đồ thị t-d cho ra các kết quả: IT = 50 kJ/kg ; dT = 9.2 g/kgkkk

Tính toán bằng phương pháp Carrier

Theo phương pháp tính tải lạnh Carrier thì năng suất lạnh (Q0) được xác định bằng tổng nhiệt hiện thừa (Qht) và nhiệt ẩn thừa Qât của mọi nguồn nhiệt toả và thẩm thấu tác động vào không gian điều hoà: [8]

Hình 3.2 Sơ đồ tính nguồn nhiệt hiện và nhiệt ẩn chính theo phương pháp Carrier

Hình 3.3 Các dòng nhiệt trong phòng

Dòng nhiệt thừa cho văn phòng

3.3.1 Dòng nhiệt do bức xạ xuyên qua kính vào phòng Q11 Được tính theo công thức sau đây:

• η : Hệ số tác dụng tức thời t

• Q 11 ' : Lượng nhiệt bức xạ tức thời qua kính vào phòng được xác định theo công thức:

• F: Diện tích bề mặt kính cửa sổ có khung thép (m 2 )

• RT: Nhiệt bức xạ mặt trời qua cửa kính vào trong phòng (W/m 2 )

•  c : Hệ số ảnh hưởng của độ cao so với mặt nước biển

•  ds : Hệ số kể đến ảnh hưởng của độ chên lệch nhiệt độ đọng sương của không khí quan sát so với nhiệt độ đọng sương của không khí ở trên mặt nước biển là 20ºC [8]

•  mm : Hệ số ảnh hưởng của mây mù

•  kh : Hệ số ảnh hưởng của khung

Do công trình sử dụng loại kính Calorex màu xanh và có màn che màu sáng bên trong nên nhiệt bức xạ được tính theo công thức với  = r 1 và RT được thay bằng dòng nhiệt bức xạ vào phòng khác kính cơ bản RK:

- RN: Bức xạ mặt trời đến bên ngoài mặt kính

- αk, αm: Hệ số hấp thụ của kính và màn

- τk, τm: Hệ số xuyên qua của kính và màn

- ρk, ρm: Hệ số phản xạ của kính và màn [8]

❖ Các hệ số ảnh hưởng:

- Hệ số ảnh hưởng của độ cao so với mặt nước biển  c , được tính theo công thức: c

Tầng 2 có độ cao so với mặt nước biển là 5 m c

 = +1000 Chọn  = c 1 để thuận tiện cho việc tính toán

- Hệ số kể đến ảnh hưởng của độ chên lệch nhiệt độ đọng sương của không khí quan sát so với nhiệt độ đọng sương của không khí ở trên mặt nước biển là 20ºC Hệ số  ds , được tính theo công thức: s ds

Với nhiệt độ môi trường tN = 30ºC, độ ẩm φ = 83%, tra đồ thị t-d ta được nhiệt độ đọng sương tds = 26.2ºC

 = − −  - Hệ số ảnh hưởng của mây mù  mm : Ta chọn  mm =1 khi trời không mây để tính lượng nhiệt cao nhất

- Hệ số ảnh hưởng của khung  kh : Công trình sử dụng khung kim loại nên ta chọn kh 1.17

- Hệ số kính  m : Kính của công trình là loại kính Calorex màu xanh, các thông số: αk = 0.75, ρk = 0.05, τk = 0.2, εm = 0.57 [8]

- Hệ số mặt trời  r : Màn che của công trình là loại màn che màu sáng, các thông số: αm = 0.37, ρm = 0.51, τm = 0.12, εr = 0.56 [8]

❖ Dòng nhiệt bức xạ mặt trời qua kính vào trong không gian điều hoà

Công trình là toà nhà văn phòng nên chủ yếu hoạt động vào khoảng từ 6 giờ đến 5 giờ chiều nên ta lấy RT = RTmax

Toà nhà nằm ở tỉnh Lâm Đồng (vĩ độ 12°) và có nhiệt độ nóng nhất ở tháng 4 Ta được lượng bức xạ mặt trời lớn nhất RTmax cho các hướng của công trình [8]

Với các công thức (3.5), (3.6) và hệ số kính  m , tiến tính toán được kết quả bên dưới:

Bảng 3.1 Kết quả tính nhiệt bức xạ mặt trời qua kính

Hướng R Tmax (W/m 2 ) R N (W/m 2 ) R K (W/m 2 ) Đông Bắc 410 465.9 198.1 Đông Nam 296 336.4 143

❖ Hệ số tác dụng tức thời η t

• G’: khối lượng tường có mặt ngoài tiếp xúc với mặt trời và của sàn nằm trên mặt đất (kg)

• G”: khối lượng tường có mặt ngoài không tiếp xúc với bức xạ mặt trời và của sàn không nằm trên mặt đất (kg)

Khối lượng đơn vị của kính là 2500 (kg/m 3 ), kính của công trình dày 20 mm và có diện tích là 33.75 m 2

G’= 2500 0.02 33.75  = 1687.5 (kg) Khối lượng đơn vị của sàn bê tông cốt thép là 2400 (kg/m 3 ), sàn bê tông của công trình dày 215 mm và có diện tích Fs là 36 m 2

Với gs > 150 (kg/m 2 ), các hệ số tác dụng tức thời của công trình được thể hiện trong bảng sau [8]

Bảng 3.2 Hệ số tác dụng tức thời của công trình

Hướng Đông Bắc Đông Nam Tây Bắc Tây Nam η t 0.76 0.84 0.8 0.81

❖ Dòng nhiệt bức xạ qua kính

- Hướng Tây Bắc: Diện tích kính: 21.6 m 2

Q =  Q =0.8 1470.19 1176.2(W) - Hướng Đông Bắc: Diện tích kính: 12.15 m 2

Q =  Q =0.76 826.98 b8.51(W) 3.3.2 Dòng nhiệt truyền qua mái do bức xạ và do Δt: Q21

Mái bằng của phòng điều hoà có 3 dạng:

- Phòng điều hoà nằm giữa các tầng trong một toà nhà điều hoà, nghĩa là bên trên cũng là phòng điều hoà, khi đó Δt = 0 và Q12 = 0

- Phía trên phòng điều hoà đang tính toán là phòng không điều hoà, khi đó thông số Δt = 0.5(tN – tT) [8]

- Trường hợp trần mái có bức xạ mặt trời, đối với toà nhà nhiều tầng, đây là mái bằng tầng thượng thì lượng nhiệt truyền vào phòng gồm 2 thành phần, do ảnh hưởng của bức xạ mặt trời và do chênh lệch nhiệt độ giữa không khí trong và ngoài nhà

Tầng đang tính toán là tầng 2, các văn phòng có trần tiếp xúc với phòng điều hoà ở phía trên nên Q21 = 0

3.3.3 Dòng nhiệt do bức xạ truyền qua vách (Q22)

Dòng nhiệt do bức xạ truyền qua vách Q22 gồm 2 thành phần:

- Do chênh lệch nhiệt độ giữa ngoài trời và trong nhà Δt = tN – tT [8]

- Do bức xạ mặt trời vào tường, tuy nhiên phần nhiệt này được coi bằng không khi tính toán

Dòng nhiệt truyền qua vách được tính theo biểu thức:

• Q2i: Dòng nhiệt truyền qua tường, cửa ra vào, cửa sổ,…

• ki: Hệ số truyền nhiệt tương ứng của tường, cửa, kính (W/m 2 K)

• Fi: Diện tích tường, cửa, kính tương ứng (m 2 )

❖ Dòng nhiệt do bức xạ truyền qua tường Q 22t

Hệ số truyền nhiệt của tường xác định bằng biểu thức: i

• αN = 20 W/m 2 K: Hệ số toả nhiệt phía ngoài tường khi tiếp xúc trực tiếp với không khí bên ngoài;

• αN = 10 W/m 2 K: Hệ số toả nhiệt phía ngoài tường khi tiếp xúc gián tiếp với không khí bên ngoài; [8]

• αT = 10 W/m 2 K: Hệ số toả nhiệt phía trong nhà;

• Ri: Nhiệt trở dẫn nhiệt lớp vật liệu thứ i của cấu trúc tường (m 2 K/W);

• δi: Độ dày lớp vật liệu thứ i của cấu trúc tường (m);

• λi: Hệ số dẫn nhiệt lớp vật liệu thứ i của cấu trúc tường (W/mK) [8]

Tường của công trình là loại tường có bề dày 220mm

Trường hợp tường tiếp xúc trực tiếp với không khí bên ngoài:

Trường hợp tường tiếp xúc gián tiếp với không khí bên ngoài:

Bảng 3.3 Kết cấu của tường 230 mm

Lớp vật liệu Bề dày (mm) Hệ số dẫn nhiệt (W/mK)

Vữa xi măng trát ngoài 15 0.93

Vữa xi măng trát trong 15 0.93

Tính toán: Độ chênh lệch nhiệt độ trong và ngoài nhà: Δt = tN – tT = 30 – 23 = 7 o C

- Tường 230 mm tiếp xúc trực tiếp ngoài trời với diện tích tường là 33.75 m 2

- Dòng nhiệt truyền qua tường: Q 22t =2.33 33.7 5 =7 550.46(W)

❖ Dòng nhiệt truyền qua cửa ra vào Q 22c

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

• Δt: Hiệu nhiệt độ trong và ngoài nhà

• k: Hệ số truyền nhiệt qua cửa (W/m 2 K)

- Độ chênh lệch nhiệt độ trong và ngoài nhà: Δt = tN – tT = 30 – 23 = 7 o C

- Diện tích của cửa ra vào là 2.28 m 2

- Cửa có bề dày là 50 mm, từ đó suy ra được hệ số truyền nhiệt k qua cửa gỗ vào mùa hè là 2.01 W/m 2 K [8]

Dòng nhiệt truyền qua cửa ra vào của văn phòng: Q 22c =2.01 2.28 7  2.08(W)

Từ các kết quả đã tính toán, ta được nhiệt truyền qua vách:

3.3.4 Dòng nhiệt truyền qua nền (Q23)

Dòng nhiệt truyền qua nền cũng được tính theo công thức:

• Δt: Hiệu nhiệt độ trong và ngoài nhà

• k: Hệ số truyền nhiệt qua sàn hoặc nền (W/m 2 K)

Dòng nhiệt truyền qua nền xảy ra 3 trường hợp:

- Sàn đặt trên mặt đất: lấy k của sàn bê tông dày 300mm, Δt = tN – tT [8]

- Sàn đặt trên tầng hầm hoặc phòng không điều hoà: lấy Δt = 0.5(tN – tT)

- Sàn giữa hai phòng điều hoà Q23 = 0

Tầng đang tính toán là tầng 2, các văn phòng có sàn tiếp xúc với phòng điều hoà ở phía dưới nên Q23 = 0

3.3.5 Dòng nhiệt toả ra do thiết bị Q3

❖ Dòng nhiệt toả ra do đèn chiếu sáng Q 31

Dòng nhiệt tỏa do chiếu sáng gồm 2 phần: bức xạ và đối lưu Phần nhiệt do bức xạ bị kết cấu bao che hấp thụ nên lượng tác động lên tải lạnh sẽ nhỏ hơn lượng nhiệt tính toán được, ta có dòng nhiệt hiện tỏa ra do đèn chiếu sáng Q31 được xác định theo công thức bên dưới:

• ηt: Hệ số tác dụng tức thời của đèn chiếu sáng, ηt = 0.98 [8]

• ηd: Hệ số tác dụng đồng thời Do công trình là văn phòng nên ηd = 0.8 [8]

• Q: Tổng dòng nhiệt toả do chiếu sáng

Lượng nhiệt toả ra do chiếu sáng cho văn phòng là 12 W/m 2 [16] [9]

Ta có tổng diện tích văn phòng S = 36 m 2

❖ Dòng nhiệt toả ra do thiết bị Q 32

Trong đó: Ni : công suất điện (W)

Lượng nhiệt toả ra do mỗi máy tính cho văn phòng là 180 W[10] Văn phòng sử dụng

Q =N = 8 180 1440(W) 3.3.6 Dòng nhiệt hiện và ẩn do con người tỏa ra Q4h và Q4a

Dòng nhiệt hiện do người tỏa ra chủ yếu là đối lưu và bức xạ, được xác định theo công thức:

• qh: nhiệt hiện tỏa ra từ 1 người (W/người)

• n: số người trong khu vực điều hoà (người)

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

• qa: nhiệt ẩn tỏa ra từ 1 người (W/người)

• n: số người ở trong khu vực điều hòa (người)

Dòng nhiệt hiện toả ra do mỗi người cho văn phòng là 75W, dòng nhiệt ẩn toả ra do mỗi người cho văn phòng là 55W[9]

Tính toán dòng nhiệt hiện và nhiệt ẩn do người toả ra:

3.3.7 Dòng nhiệt hiện và ẩn do gió lọt Q5h và Q5a

Không gian điều hòa được làm kín nhưng vẫn có hiện tượng rò lọt không khí qua khe cửa sổ, cửa ra vào và khi mở cửa Dòng nhiệt hiện và ẩn do gió lọt được xác định theo công thức:

V: thể tích phòng (m 3 ) ξ: hệ số kinh nghiệm [8]

Q =0.84  V (d −d )=0.84 0.35 97.2 (21.8 9.2)   − 60.06(W) 3.3.8 Dòng nhiệt hiện và ẩn do gió tươi mang vào Q6h và Q6a

Do gió tươi được xử lý bởi thiết bị xử lý không khí PAU trước khi cấp vào phòng nên giá trị Q6 = 0 (W)

3.3.9 Các nguồn nhiệt khác QN

Ngoài các nguồn nhiệt đã nêu trên, các nguồn nhiệt khác ảnh hưởng đến phụ tải lạnh có thể là:

- Dòng nhiệt hiện và ẩn toả từ các thiết bị trao đổi nhiệt, các đường ống dẫn môi chất nóng và lạnh đi qua các phòng điều hoà

- Dòng nhiệt toả ra từ quạt và nhiệt tổn thất qua đường ống gió vào làm cho không khí lạnh bên trong nóng lên nếu có…

Tuy nhiên, các tổn thất nhiệt trong các trường hợp trên là nhỏ nên ta có thể bỏ qua, do đó QN = 0

Sau khi tính toán các nguồn nhiệt, năng suất lạnh Qo thu được như sau:

Q = Q =  Q +  Q = 6151.3 W 4( (3.20) Máy cassette âm trần RAV-SE801UP-V được lắp đặt thực tế với công suất lạnh 6.2kW

Do đó có thể kết luận các tính toán đưa ra kết quả xấp xỉ gần đúng năng suất lạnh của văn phòng để tiến hành mô phỏng.

Các thông số đầu vào

3.4.1 Thông số đầu vào của máy điều hòa âm trần cassette

Vận tốc và lưu lượng khối lượng của dòng không khí tại các miệng gió cấp ( Inlet ) của máy điều hòa cassette Ta có lưu lượng không khí từ 810m 3 /h, 960m 3 /h và 1230m 3 /h

- Đối với lưu lượng gió cấp 810m 3 /h : vmt= 810

Tốc độ đầu ra của miệng gió vo = 0.05625 0.0252 =2.232 (m/s)

Trong đó : ṁ : Lưu lượng khối lượng (kg/s) ρ : khối lượng riêng của không khí (kg/m 3 ), nhiệt độ không khí 25 o C => ρ = 1.33 (kg/m 3 ) [8]

Lưu lượng khối lượng không khí hồi về cassette m= 4 x 0.075= 0.3 kg/s

- Đối với lưu lượng gió cấp 960m 3 /h : vmt= 960

Tốc độ đầu ra của miệng gió vo = 0.06667 0.0252 = 2.6456 (m/s)

Trong đó : ṁ : Lưu lượng khối lượng (kg/s) ρ : khối lượng riêng của không khí (kg/m 3 ), nhiệt độ không khí 25 o C => ρ = 1.33 (kg/m 3 ) [8]

Lưu lượng khối lượng không khí hồi về cassette m= 4 x 0.08867= 0.3547 (kg/s)

- Đối với lưu lượng gió cấp 1230 m 3 /s : vmt= 1230

Tốc độ đầu ra của miệng gió v0 = 0.0854 0.0252 = 3.3889 (m/s) Lưu lượng dòng chảy : Q = (m 3 /s)

Trong đó : ṁ : Lưu lượng khối lượng (kg/s) ρ : khối lượng riêng của không khí (kg/m 3 ), nhiệt độ không khí 25 o C => ρ = 1.33 (kg/m 3 )

=> ṁ = ρ× Q = ρ × Vmt =1.33×0.0854 = 0.1136 (kg/s) Lưu lượng khối lượng không khí hồi về cassette m = 4 x 0.1136= 0.4544 kg/s 3.4.2 Thông số đầu vào của hệ thống cấp gió tươi

Vận tốc dòng không khí tươi (Fresh air) cấp vào của hệ thống thông gió:

Diện tích miệng cấp gió tươi

F = 0.3 x 0.3 = 0.09 (m 2 ) Tốc độ đầu ra của miệng cấp khí tươi : v1= 0.05556 0.09 = 0.61733 (m/s) Lưu lượng khối lượng : m= ρ× Q = 1.33 x 0.0556 = 0.074 ( kg/s)

Thành lập sơ đồ điều hoà không khí

Đối với không gian điều hoà có sử dụng hệ thống cấp gió tươi, công trình sử dụng PAU xử lý sơ bộ không khí tươi bên ngoài Gió tươi sau khi qua PAU được cấp vào không gian điều hòa

Nguyên lý làm việc: Không khí bên ngoài trời có trạng thái N (tN, 𝜑 𝑁 ) qua cửa lấy gió có van điều chỉnh (1) được đưa vào buồng xử lý nhiệt ẩm (2), tại đây không khí được xử lý đến một trạng thái O nhất định nào đó và được quạt (3) vận chuyển theo đường ống gió (4) vào phòng (6) qua miệng thổi cấp gió tươi (5) Không khí tại miệng thổi (5) có trạng thái V sau khi vào phòng nhận nhiệt thừa và ẩm thừa và tự thay đổi đến trạng thái T (tT,

𝜑 𝑇 ) theo tia quá trình 𝜀 𝑇 = 𝑄 𝑇 /𝑊 𝑇 Sau đó không khí được thải ra bên ngoài qua cửa thải

Hình 3.6.Sơ đồ điều hòa không khí hệ thống VRV

XÂY DỰNG MÔ HÌNH VÀ MÔ PHỎNG

Xây dựng mô hình

Từ công trình thực tế tại DatLat Milk tại tỉnh Lâm Đồng, xây dựng lên một văn phòng làm việc trong công trình Văn phòng sử dụng máy điều hòa âm trần cassette, sử dụng hệ thống thông gió và hút gió thải Mô hình được xây dựng bởi module Ansys Design Modeler của phần mềm Ansys Workbench 2022 R1

Hình 4.1 Mô hình văn phòng làm việc khảo sát

Hình 4 2 Mô hình máy casste được sử dụng trong phòng

Bảng 4.1 Thông số kích thước của mô hình

STT Mô tả Giá trị

8 Hút gió thải 0.6 x 0.6 x 0.025 m Góc mở của cánh đảo

Các thông số và thiết lập mô phỏng

4.2.1 Chia lưới mô hình Đối với đối tượng tạo ra, việc chia lưới được thực hiện với công cụ trong Ansys là công cụ chia lưới Ansys Meshing Việc chia lưới sẽ diễn ra với nhiều lần chia lưới khác nhau và các loại lưới và các số phần tử khác nhau để tìm ra loại lưới tối ưu nhất và phù hợp với mô hình bài toán cần cần khảo sát Để tiết kiệm tài nguyên và và thời gian thực hiện trên máy tính ta chọn ra những loại lưới có chất lượng tốt nhất và các phần tử lưới khác nhau để so sánh sự hội tụ

Hình 4.4 Công cụ chia lưới đối tượng

Hình 4.5 Số phần tử khi chia lưới Poly hexcore

Hình 4.6 Chỉ số Aspect Ratio lưới Poly hexcore

Hình 4.7 Chỉ số Skewness lưới Poly hexcore

Hình 4.8 Số phần tử khi chia lưới Poly hexdra

Hình 4.9 Chỉ số Aspect Ratio lưới Poly hedra

Hình 4.10 Chỉ số Skewness lưới Poly hedra

Hình 4.11 Số phần tử khi chia lưới Hexcore

Hình 4.12 Chỉ số Aspect Ratio lưới Hexcore

Hình 4.13 Chỉ số Skewness lưới Hexcore

Sau khi chạy qua nhiều loại lưới khác nhau được nhiều kết quả khác nhau, xem xét số phần tử, các chỉ số chất lượng lưới Skewness, chỉ số Aspect Ratio, ta chọn lưới Poly hexcore là lựa chọn tối ưu nhất cho mô hình khảo sát

4.2.2 Thiết lập điều kiện biên

Do khí hậu trong nhà và ngoài trời với tải lạnh và nồng độ CO2 liên tục biến đổi chính vì vậy gây khó khăn trong việc tính toán các tham số Chọn nhiệt độ môi trường tháng nóng nhất tại thời điểm khảo sát là 30 o C [7]

Khi nói đến chất lượng không khí, carbon dioxide (CO2) là một loại khí không màu, không mùi và là thành phần quan trọng của khí quyển Hàm lượng CO2 trong không khí bên ngoài thay đổi (khoảng 0.04%)

Tỷ lệ dòng khí CO2 trong một phòng phụ thuộc vào hô hấp của con người Khi người ta hít thở, họ hít vào không khí có thành phần khác biệt so với không khí họ thở ra Khí thở ra chứa ít oxi hơn nhưng nhiều CO2 và hơi nước hơn so với không khí hít vào Trung bình, mỗi người thở ra khoảng 4% CO2 Người trưởng thành thường hít thở vào và thở ra khoảng 7.5 đến 8 lít không khí mỗi phút ở tốc độ khoảng 15 lần hít thở mỗi phút Khi tăng cường hoạt động vận động, cơ thể cần nhiều oxi hơn, từ đó tăng tốc độ hô hấp Lấy giá trị từ tạp chí quốc tế về khoa học kỹ thuật và công nghệ thông tin, từ những thí nghiệp và mô phỏng đã được giá trị tương ứng của dòng CO2 tạo ra với giá trị là 10.15 mg/s [9]

Với các điều kiện biên được xác định và không đổi bao gồm: Nhiệt độ hành lang 25 o C, nhiệt độ cơ thể người 33 o C, Nhiệt độ duy trì trong phòng ở 23-27 o C Các thông số điều kiện biên được nêu trong bảng dưới đây [8]:

Bảng 4.2 Các thông số thiết lập điều kiện biên

STT Biến số Loại điều kiện biên Giá trị

(Miệng gió cấp) Mass-flow - intlet Lưu lượng: 0.3 - 0.4554 kg/s

(Đầu hồi gió về) Pressure-outlet Lưu lượng: 0.3 - 0.44 kg/s

(Gió tươi ) Mass-flow - intlet Nhiệt độ: 25 o C

(Gió thải) Mass-flow - outlet Lưu lượng: 0.27-0.41 kg/s

5 Person ( người) Wall Nhiệt độ: 33 o C

6 Door Wall Hệ số truyền nhiệt: 2.01

7 Indoor wall Wall Hệ số truyền nhiệt: 2.33

8 Exterior wall Wall Hệ số truyền nhiệt: 2.33

( Co2 thải ra từ người)

Mass-flow - intlet Lưu lượng: 10.15 mg/s

❖ Phương pháp Taguchi Đối với đề tài trên nhóm muốn giới thiệu bảng Taguchi L9 với 9 trường hợp mô phỏng như sau:

Bảng 4.3 Bảng chú giải các yếu tố

Bảng 4.4 Bảng thông số yếu tố mô phỏng

STT Tên yếu tố Đơn vị Phạm vi

1 Góc mở cánh đảo Độ 30 - 50

Bảng 4.5 Ma trận trực giao L9 trong thực nghiệm

4.2.3 Đánh giá sự hội tụ lưới

❖ Tiêu chuẩn đánh giá sự hội tụ lưới

Skewness (độ lệch): Độ lệch là một trong những chỉ số chính về chất lượng lưới Trong các vùng được nội suy, các ô bị lệch nhiều có thể làm giảm độ chính xác của giải pháp số Hình chữ nhật và hình tam giác được đánh giá cao về độ lệch và ngược lại hình chữ nhật xiên và hình bình hành thì không được đánh giá cao

Aspect ratio: Tỷ lệ khía cạnh đề cập đến sự căng ra của các ô lưới Tỷ lệ này là tỷ lệ giữa chiều dài và chiều rộng của mỗi ô lưới Trong mô phỏng dòng chảy, việc chọn tỷ lệ khía cạnh phù hợp có thể ảnh hưởng đến độ chính xác của kết quả mô phỏng Tỷ lệ khía cạnh càng cao, dòng chảy càng có thể được mô phỏng chính xác với số lượng ô lưới ít hơn

Hình 4.14 Đánh giá chỉ số Skewness

Dựa vào bảng chỉ số để đánh giá chất lượng lưới ở trên, ta thấy lưới Poly hexcore có chỉ số Skewness và Aspect ratio ở mức tốt nhất Lựa chọn lưới Poly hexcore sẽ giúp khả năng hội tụ lưới khi tiến hành mô phỏng sẽ rất cao và nhanh hơn Để giúp kết quả mô phỏng được chính xác và giúp tiết kiệm tài nguyên máy tốt nhất thì sau khi lựa chọn được lưới Poly hexcore để phục vụ cho quá trình mô phỏng, kết quả hội tụ lưới được so sánh bằng cách tạo ra 3 lưới ứng với 3 số phần tử khác nhau như sau:

Hình 4.15 Lưới Poly hexcore với 1.9 triệu phần tử

Hình 4.16 Chỉ số residual của lưới Poly hexcore với xấp xỉ 1.9 triệu phần tử

Hình 4.17 Lưới Poly hexcore với xấp xỉ 1.4 triệu phần tử

Hình 4.18 Chỉ số residual của lưới Poly hexcore với xấp xỉ 1.4 triệu phần tử

Hình 4.19 Lưới Poly hexcore với 1 triệu phần tử

Hình 4.20 Chỉ số residual của lưới Poly hexcore với 1 triệu phần tử

Sau khi tiến hành chạy mô phỏng với các điều kiện biên được nêu trong bảng 4.2 trên cả 3 lưới trên ta nhận được kết quả nhất định và cả 3 lưới đều có chỉ số Residual hội tụ tốt quanh trục cố định và vị trí thấp nhất là 10 -5

Định dạng
Số trang	164
Dung lượng	17,54 MB