đồ án môn học thiết kế hệ thống điều hoà không khí

Cuối cùng, mô hình máyđiều hòa đã được thiết kế chế tạo và chính thức vận hành bởi Carrier vào ngày 17tháng 7 năm 1902 tại Buffalo.Hệ thống điều hòa không khí đầu tiên được thiết kế để s

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI

Chuyên ngành Kỹ thuật Lạnh và Điều hoà Không khí

Giảng viên hướng dẫn: TS Hồ Hữu Phùng

Chữ ký của GVHD

MỤC LỤC CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ ĐIỀU HÒA KHÔNG KHÍ VÀ CÔNG

TRÌNH 1

1.1 Lịch sử phát triển 1

1.1.1 Những mô hình sơ khai 1

1.1.2 Mô hình cơ điện lạnh – chiếc máy lạnh đầu tiên ra đời 2

1.1.3 Giai đoạn cải tiến và phổ biến máy điều hoà 4

1.2 Điều hoà không khí trong văn phòng 4

1.2.1 Định nghĩa 5

1.2.2 Ý nghĩa 5

1.3 Giới thiệu công trình 5

1.3.1 Giới thiệu công trình 5

1.3.2 Các số liệu ban đầu 7

CHƯƠNG 2 TÍNH CÂN BẰNG NHIỆT ẨM BẰNG PHƯƠNG PHÁP CARRIER 9

2.1 Nhiệt hiện bức xạ qua kính Q11 9

2.1.1 Tính cho 1 phòng 10

2.1.2 Bảng kết quả tính toán cho các phòng còn lại 11

2.2 Nhiệt hiện truyền qua mái bằng bức xạ và do t: Q 21 11

2.3 Nhiệt hiện truyền qua vách Q22 12

2.3.1 Nhiệt truyền qua tường 12

2.3.2 Nhiệt truyền qua kính 13

2.3.3 Nhiệt truyền qua cửa ra vào 13

2.4 Nhiệt hiện truyền qua nền Q23 14

2.5 Nhiệt toả ra do chiếu sáng Q31 14

2.6 Nhiệt hiện toả ra do máy móc Q32 15

2.7 Nhiệt hiện và ẩn do người tỏa Q4 16

2.7.1 Nhiệt hiện do người tỏa 16

2.7.2 Nhiệt ẩn do người toả ra 17

2.8 Nhiệt hiện và ẩn do gió tươi mang vào Q và QhN âN 17

2.9 Nhiệt hiện và ẩn do gió lọt Q và Q5h 5â 18

2.10 Các nguồn nhiệt khác 19

2.11 Xác định phụ tải lạnh 19

CHƯƠNG 3 SƠ ĐỒ ĐIỀU HÒA KHÔNG KHÍ 21

3.1 Sơ đồ điều hòa không khí một cấp và nguyên lý làm việc 21

3.2 Hệ số nhiệt hiện phòng RSHF (Room sensible heat factor), Ɛhf 22

3.3 Hệ số nhiệt hiện tổng GSHF (Grand Sensible Heat factor) Ɛht 23

3.4 Hệ số đi vòng (Bypass factor), ƐBF 24

3.5 Hệ số nhiệt hiện hiệu dụng ESHF (Effective Sensible Heat Factor) Ɛhef 24 3.6 Nhiệt độ đọng sương của thiết bị 25

3.7 Lưu lượng không khí 25

CHƯƠNG 4 TÍNH CHỌN MÁY VÀ THIẾT BỊ CỦA HỆ THỐNG ĐIỀU HÒA KHÔNG KHÍ 27

4.1 Giới thiệu và lựa chọn hệ thống điều hòa không khí 27

4.1.1 Giới thiệu 27

4.1.2 Lựa chọn hệ thống 28

4.2 Lựa chọn AHU, FCU 29

4.2.1 Lựa chọn AHU 29

4.2.2 Lựa chọn FCU 31

4.3 Chọn Water Cooled Chiller 35

4.4 Tính chọn tháp giải nhiệt 38

CHƯƠNG 5 TÍNH TOÁN ĐƯỜNG ỐNG GIÓ 39

5.1 Lựa chọn phương pháp tính 39

5.2 Tính chọn kích thước và số lượng miệng hồi và miệng cấp 39

5.3 Tính toán kích thước ống 38

5.3.1 Đường ống gió cấp và hồi 38

5.3.2 Đường gió tươi 43

5.4 Tính toán trở lực đường ống 43

CHƯƠNG 6 TÍNH TOÁN THIẾT KẾ THỐNG ĐƯỜNG ỐNG NƯỚC 47

6.1 Phương pháp tính toán 47

6.2 Lựa chọn hệ thống đường ống 47

6.3 Tính toán đường kính ống 47

6.4 Tính chọn bình dãn nở 49

6.5 Tính toán tổn thất áp suất trên đường ống 53

6.6 Tính chọn bơm 55

TÀI LIỆU THAM KHẢO 58

DANH MỤC HÌNH VẼ

Bảng 1-1 Diện tích phòng 6

Bảng 1-2 Hệ số truyền nhiệt của trần mái bằng (trần tầng thượng) k, W/m2K 6

Bảng 1-3 Kết cấu tường bao công trình 6

Bảng 1-4 Thông số tính toán của không khí trong nhà đảm bảo điều kiện tiện nghi 7

Bảng 1-5 Tiêu chuẩn không khí ngoài theo yêu cầu vệ sinh cho các phòng ĐHKK tiện nghi 7

Bảng 1-6 Lưu lượng không khí ngoài (gió tươi) cho các phòng được thông gió cơ khí 7

Bảng 1-7 Thông số tính toán bên ngoài cho điều hòa không khí theo số giờ không đảm bảo, m (h/năm) hoặc hệ số bảo đảm Kbđ tại Cần Thơ 8

Bảng 2-1 Lượng bức xạ mặt trời lớn nhất RTmax xâm nhập qua cửa kính loại cơ bản vào phòng 10

Bảng 2-2 Đặc tính bức xạ và hệ số kính của các loại kính 10

Bảng 2-3 Đặc tính bức xạ và hệ số kính của các loại màn 10

Bảng 2-4 Kết quả tính toán nhiệt do bức xạ qua kính Q11 11

Bảng 2-5 Kết quả tính nhiệt truyền qua mái Q21 12

Bảng 2-6 Kết quả tính nhiệt truyền qua tường Q22T 13

Bảng 2-7 Nhiệt tuyền qua kính Q22k 13

Bảng 2-8 Kết quả tính nhiệt qua cửa ra vào Q22C 14

Bảng 2-9 Nhiệt truyền qua nền Q23 14

Bảng 2-10 Kết quả tính toán nhiệt hiện tỏa ra do chiếu sáng Q31 15

Bảng 2-11 Số lượng thiết bị của từng khu vực 16

Bảng 2-12 Kết quả tính nhiệt do người tỏa Q4 17

Bảng 2-13 Thông số trạng thái của không khí ẩm 17

Bảng 2-14 Nhiệt do gió tươi mang vào 18

Bảng 2-15 Hệ số kinh nghiệm  18

Bảng 2-16 Kết quả tính nhiệt do rò lọt 18

Bảng 2-17 Kết quả tính từng thành phần nhiệt cho toàn bộ công trình 19

Bảng 2-18 Kết quả tính toán nhiệt cho từng phòng 19

Bảng 3-1 Hệ số nhiệt hiện phòng RSHF 22

Bảng 3-2 Hệ số nhiệt hiện tổng GSHF 23

Bảng 3-3 Hệ số nhiệt hiệu dụng ESHF 24

Bảng 3-4 Nhiệt độ đọng sương của thiết bị 25

Bảng 3-5 Lưu lượng không khí 26

Bảng 4-1 Hiệu chỉnh năng suất lạnh AHU 29

Bảng 4-2 Chọn buồn điều không AHU - Daikhin phù hợp với năng suất lạnh và năng suất gió của công trình 30

Bảng 4-3 Hiệu chỉnh năng suất lạnh 32

Bảng 4-4 Chọn FCU theo NSL – Trane 32

Bảng 4-5 Kiểm tra lại FCU theo NSG - Trane 32

Bảng 4-6 Thông số kĩ thuật của Chiller - Daikin 37

Bảng 5-1 Tính chọn miệng gió cấp của hãng ADF 36

Bảng 5-2 Tính chọn miệng gió hồi của hãng ADF 37

Bảng 5-3 Kích thước ống gió của AHU phòng làm việc 1,2,3,4 39

Bảng 5-4 Kích thước đường ống cứng gió cấp của FCU 40

Bảng 5-5 Kích thước đường ống cứng gió hồi của FCU 41

Bảng 5-6 Kích thước đường ống mềm của FCU 42

Bảng 5-7 Đường cấp gió tươi AHU, FCU 43

Bảng 5-8 Trở lực đường ống gió cấp máy AHU 44

Bảng 5-9 Trở lực đường ống gió hồi máy AHU 45

Bảng 5-10 Trở lực đường ống gió tươi AHU 47

Bảng 5-11 Trở lực đường ống gió tươi FCU (hướng 12h) 48

Bảng 5-12 Trở lực đường ống gió tươi FCU (hướng 18h) 49

Bảng 6-1 Bảng tính lưu lượng ví dụ 48

Bảng 6-2 Thể tích nước trong ống 50

Bảng 6-3 Thể tích nước của FCU 52

Bảng 6-4 Trở lực đường ống nước 54

Bảng 6-5 Trở lực đường ống nước phòng máy 55

DANH MỤC HÌNH VẼ

Hình 3.1 Sơ đồ tuần hoàn không khí 1 cấp 21

Hình 3.2 sơ đồ tuần hoàn không khí cấp 1 22

Hình 4.1 Thông số kỹ thuật của buồng điều không AHU hãng Daikin (DDM – DAIKIN) 30

Hình 4.2 AHU đặt nằm và cấu tạo 31

Hình 4.3 Thông số kích thước của AHU – Daikin 31

Hình 4.4 Thông số kỹ thuật của FCU – 42CED – Carrier 34

Hình 4.5 Kiểu dáng của FCU 35

Hình 4.6 Thông số kích thước của FCU 35

Hình 4.7 Swing Chiller 36

Hình 4.8 Thông số kỹ thuật của chiller hãng Daikin 37

Hình 5.1 Tiêu chuẩn độ ồn trong công trình (Ashare Handbook Fudamental) 40

Hình 5.2 Thông số của miệng gió hãng ADF 38

Hình 5.3 Phần mềm ductchecker để tính ống gió 39

Hình 5.4 Đồ thị tra tổn thất áp suất của van gió VCD hãng Reetech 44

Hình 5.5 Bảng tra tổn thất của van gió tròn hãng Reetech 44

Hình 5.6 Thông số kỹ thuật quạt cấp gió tươi hướng 12h 45

Hình 5.7 Thông số kỹ thuật quạt cấp gió tươi hướng 18h 46

Hình 6.1 Thông số của FCU – Carrier 52

Hình 6.2 Thông số của Chiller – Carrier 53

Hình 6.3 Sử dụng phần mềm Pipe Flow Wizard đêt tính tổn thất áp suất 54

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ ĐIỀU HÒA KHÔNG KHÍ VÀ CÔNG

TRÌNH 1.1 Lịch sử phát triển

1.1.1 Những mô hình sơ khai

Các nhà khảo cổ học và sử học cho rằng mô hình máy điều hòa không khí

sơ khai nhất đã được những người Ai Cập cổ đại áp dụng bằng cách treo lau sậytrên các cửa sổ và phun nước lên Khi gió thổi qua cửa sổ sẽ mang theo hơi nướcvào và làm mát không khí bên trong căn phòng Ngoài ra, phương pháp này còngiúp người Ai Cập cổ làm ẩm bầu không khí trong nhà, tránh được sự khô nóngcủa khí hậu sa mạc

Thế kỷ thứ 2 thời Hán tại Trung Quốc, nhà phát minh Đinh Hoãn đã chế tạo

ra "chiếc quạt" để làm mát không khí Đây là hệ thống gồm 3 bánh xe có đườngkính 3 mét và được quay bằng tay để tạo ra luồng gió Vào năm 747, vua ĐườngHuyền Tông (712–762) đã dùng một tháp làm mát lắp trong cung điện mang tênLượng Thiên Các văn bản cổ đã mô tả hệ thống bao gồm những bánh xe quaybằng sức nước để tạo luồng gió mang hơi ẩm làm mát không khí

Đến thế kỷ 17 tại, nhà phát minh Cornelis Drebble (1572–1633) đã giới thiệu môhình làm máy không khí bằng cách thêm muối vào nước Ông đặt tên cho hệthống này là "biến mùa hè thành mùa đông" và giới thiệu cho vua nước Anh thờibấy giờ là James I

Vào những năm 1758, Benjamin Franklin (1785–1788), thống đốc mộtbang Pennysylvania, và John Hadley (1731–1764) một vị giáo sư hóa học tại Đạihọc Cambridge đã tiến hành thử nghiệm và khám phá ra nguyên lý của sự bayhơi Franklin và Haldley xác nhận rằng sự bay hơi của một chất lỏng chẳng hạnnhư rượu hoặc ete có thể được dùng để giảm nhiệt độ của một vật thế xuống dướiđiểm đóng băng của nước 2 người đã tiến hành thử nghiệm dùng sự bay hơi để

hạ nhiệt độ của ống nhiệt kế thủy ngân từ 18 độ C xuống còn -14 độ C Franklin

đã ghi nhận rằng ngay sau khi nhiệt độ vượt qua ngưỡng đóng băng của nước,một màng băng mỏng đã hình thành trên bề mặt của ống nhiệt kế Từ đó, ông điđến kết luận: "Thử nghiệm trên cho thấy đóng băng một người đàn ông đến chếtngay trong mùa hè là việc làm hoàn toàn khả thi"

Đến năm 1820, nhà hóa học và phát minh người Anh, Michael Faraday(1791–1867) đã thực hiện thành công thí nghiệm nén và hóa lỏng khí amoniac.Ông phát hiện ra rằng khi bay hơi, amoniac lỏng có thể làm lạnh không khí xungquanh Hơn 20 năm sau đó, vào năm 1842, bác sĩ người Scotland John Gorrie(1803–1855) đã dùng kỹ thuật nén khí nhằm tạo ra băng để làm mát các bệnhnhân trong bệnh viện tại Apalachicola, Florida Từ thành công đó, ông hy vọng

sẽ tạo nên một cỗ máy tạo băng để làm mát cả một tòa nhà Thậm chí, bác sĩ John

đã hình dung ra một cỗ máy có thể làm mát không khí cho cả một thành phố.Dưới góc độ khác của vấn đề, kể từ thời tiền sử, tuyết và băng đá đã được

sử dụng để làm mát Cho đến thế kỷ 19, thu thập băng trong mùa đông và dự trữ

để sử dụng trong mùa hè đã trở thành một ngành công nghiệp phổ biến Và cùngvới sự phát triển của khoa học kỹ thuật, mô hình máy làm nước đá cơ khí đã sớmxuất hiện

Cỗ máy làm nước đá đầu tiên do kỹ sư James Harrison chế tạo đã chínhthức vận hành vào năm 1851 tại bờ sông Barwon tại Rocky Point thuộc miền

Geelong, nước Úc Sau đó, cỗ máy tạo nước đá của Harrison chính thức đượcthương mại hóa vào năm 1854 1 năm sau đó, ông được trao bằng sáng chế choviệc phát minh ra hệ thống tủ lạnh nén khí ete vào năm 1855 Về mặt nguyên lý,

hệ thống của Harrison sử dụng máy nén để đẩy khí đi qua một bình ngưng tụ.Luồng khí đi qua sẽ được làm mát và hóa lỏng Tiếp theo đó, khí hóa lỏng sẽ dichuyển qua hệ thống ống và trở lại thể hơi Quá trình này sẽ làm mát lượngkhông khí xung quanh Cỗ máy được vận hành bằng bánh đà có đường kính 5mét và có thể tạo ra 3000kg nước đá mỗi ngày

Hình 1.1 Hình ảnh cỗ máy tạo băng của Harrison

1.1.2 Mô hình cơ điện lạnh – chiếc máy lạnh đầu tiên ra đời

Vào cuối thế kỷ 19 đã bắt đầu xuất hiện khái niệm "sản xuất không khí" đãbắt đầu xuất hiện Tuy nhiên, đây chỉ là phương pháp kiểm soát độ ẩm trong cácnhà máy dệt may để đạt được mức năng suất cao hơn Sau đó, người ta sử dụng

hệ thống làm lạnh được thiết lập từ các đường ống dẫn không khí ẩm đi vòngquanh tòa nhà để bảo quản thực phẩm, làm mát bia, thức uống hoặc để bảo vệcác tài liệu quan trọng

Hình 1.2 Nhà phát minh Willis Carrier

Vào năm 1902, mô hình máy điều hòa không khí hiện đại đầu tiên vận hànhbằng năng lượng điện được phát minh bởi Willis Carrier (1875–1950) tạiBuffalo, New York Sau khi tốt nghiệp Đại học Carnell, Carrier bắt đầu làm việccho công ty cơ khí Buffalo Forge Trong quá trình làm việc tại đây, Carrier bắtđầu tiến hành những thí nghiệm làm mát không khí Cuối cùng, mô hình máyđiều hòa đã được thiết kế chế tạo và chính thức vận hành bởi Carrier vào ngày 17tháng 7 năm 1902 tại Buffalo

Hệ thống điều hòa không khí đầu tiên được thiết kế để sử dụng cho một nhàmáy in, do đó phát minh của Carrier không chỉ kiểm soát nhiệt độ mà còn cả độ

ẩm của không khí trong nhà máy Để làm được điều này, Carrier đã áp dụng kiếnthức của ông về quá trình sưởi ấm một vật thể bằng hơi nước và tìm cách đảongược quá trình đó Nguyên lý khá đơn giản, thay vì đẩy không khí qua một ốngnung nóng, ông tạo ra dòng di chuyển không khí qua một ống được làm lạnhbằng amoniac hóa lỏng

Hệ thống bao gồm 2 ống dẫn chính, 1 ống để làm lạnh không khí và 1 ống

để cung cấp không khí chứa hơi ẩm Nhờ đó, hệ thống có thể kiểm soát được độ

ẩm ở mức 55% bên trong khối không khí đã được làm lạnh Do đó, hệ thống làmlạnh có thể bảo quản trang thiết bị trong nhà máy và tạo điều kiện tốt nhất đểthực hiện quá trình in ấn Với hệ thống làm lạnh này, Carrier được mệnh danh làcha đẻ của mô hình máy điều hòa không khí hiện đại

1.1.3 Giai đoạn cải tiến và phổ biến máy điều hoà

Hệ thống kiểm soát nhiệt độ và độ ẩm đã góp phần thúc đẩy sự phát triểncủa nhiều ngành công nghiệp khác như làm phim, thực phẩm, thuốc lá, dượcphẩm, dệt may và nhiều ngành công nghiệp khác Vào năm 1911, Carrier tiếp tụcgiới thiệu "công thức làm lạnh với tỷ lệ độ ẩm hợp lý" cho hội kỹ sư cơ khí Hoa

Kỳ Phương pháp làm lạnh này vẫn còn được áp dụng cho đến ngày nay trongmột số lĩnh vực của ngành công nghiệp làm lạnh

Vào năm 1922, Carrier tiếp tục tạo nên 2 bước tiến đột phá cho ngành côngnghiệp sản xuất máy điều hòa Đầu tiên là thay thế chất sinh hàn độc hại amoniacbằng hợp chất khác an toàn hơn là dielene (dichloroethylene, hoặc C2H2Cl2).Bên cạnh đó, các thế hệ máy điều hòa tiếp theo đã được Carrier giảm thiểu tối đakích thước và cho ra đời những chiếc máy gọn gàng hơn rất nhiều so với trước

đó Bước cải tiến này cho phép máy điều hòa có thể được lắp đặt tại nhiều nơihơn như cửa hàng bách hóa, cao ốc văn phòng, các tao tàu hoặc những tòa nhànhỏ

Năm 1928, kỹ sư người Mỹ Thomas Midgley, Jr (1889–1944) lần đầu tiênsản xuất thành công Freon, chất khí trơ, khó cháy, không độc hại cho con người.Khí Freon (Chlorofluorocarbon hay CFC) nhanh chóng được sử dụng làm chấtsinh hàn trong công nghệ làm lạnh và được sử dụng rộng rãi cho các thế hệ máylạnh cho tới năm 1994 sau này

Năm 1957 đánh dấu bước chuyển mình ngoạn mục của công nghệ sản xuấtmáy điều hòa với việc chế tạo thành công máy nén khí ly tâm đầu tiên trên thếgiới bởi kỹ sư người Đức Heinrich Krigar Kỹ thuật này cho phép chế tạo các thế

hệ máy điều hòa mới với kích thước nhỏ, trọng lượng nhẹ, vận hành êm và đạthiệu suất cao hơn so với kỹ thuật dùng piston để nén khí sử dụng trước đó.Năm 1969, chính công nghệ điện lạnh đã tạo điều kiện góp phần thực hiệnchuyến đi lên Mặt Trăng thành công 2 phi hành gia Neil Armstrong và BuzzAldrin đã hạ thực hiện chuyến đi bộ trên Mặt Trăng với bộ quần áo phi hành gia

có trang bị hệ thống làm mát nhằm chống lại các điều kiện ngoài không gian.Năm 1987, Liên Hiệp Quốc ban hành nghị định thư Montreal nhằm bảo vệtầng ozone của Trái Đất Nghị định thư quy định các quốc gia hạn chế sử dụngcác phương pháp có chất thải gây ô nhiễm môi trường và làm thủng tầng ozone.Trong số đó bao gồm kỹ thuật làm lạnh bằng CFC, hợp chất được sử dụng chủyếu trong các máy điều hòa và tủ lạnh

Thời gian tiếp theo, máy điều hòa tiếp tục được cải tiến về kích thước, hiệusuất làm lạnh và đặc biệt là sử dụng các phương pháp làm lạnh mới thân thiệnvới môi trường hơn Các nhà sản xuất máy lạnh bắt đầu tung ra các sản phẩm làmlạnh không chứa Cùng với sự phát triển của khoa học công nghệ, các phươngpháp làm lạnh thân thiện với môi trường và đạt hiệu suất cao được áp dụng chomáy lạnh như kỹ thuật làm lạnh Linde, làm lạnh qua từ tính

1.2 Điều hoà không khí trong văn phòng

1.2.1 Định nghĩa

Điều hòa không khí (hay còn gọi là điều tiết không khí) có thể hiểu là quátrình tạo ra và duy trì ổn định trạng thái không khí trong nhà theo một chươngtrình định trước, không phụ thuộc trạng thái không khí ngoài trời

1.2.2 Ý nghĩa

Việt Nam là một trong những nước chịu ảnh hưởng nặng nề nhất của việctrái đất ấm dần lên và đi cùng với nó là thời tiết ngày càng oi bức Đó là lý do tạisao chúng ta cần một bầu không khí mát mẻ tại nơi làm việc cũng như ở gia đình

là điều cần thiết Ngày này, hệ thống điện lạnh ngày càng phát triển và máy lạnh

có mặt rất phổ biến trong các trung tâm thương mại, văn phòng, trường học, nhàở… Và khi đã có kế hoạch lắp đặt máy lạnh sử dụng cho gia đình thì chúng tacần phải biết đến những lợi ích khác nhau mà máy lạnh mang lại

- Có lợi cho sức khỏe

Nhiệt dư thừa rất có hại cho cơ thể Do nhiệt độ quá cao, cơ thể sẽ đổ nhiều mồhôi, gây mệt mỏi Tuy nhiên, máy lạnh sẽ giúp cho không khí trở nên trong lành

và tập trung vào các hoạt động mà không bị kiệt sức

- Cung cấp không khí trong lành

Do môi trường sống xung quanh ngày càng bị ô nhiễm nặng, không khí bên trongnhà chúng ta cũng bị ô nhiễm và sẽ chứa các hạt bụi bẩn, bụi tinh, lông … khikhông khí bị ô nhiễm sẽ ảnh hưởng đến phổi và gây ra vấn đề sức khõe nghiêmtrọng như khó thở, hen suyễn và nhiễm trùng Các bộ lọc không khí trong máylạnh sẽ đảm bảo rằng các vi trùng và các tạp chất trong không khí sẽ được lọc tốt.Làm cho không khí trở nên trong lành hơn

- Tăng hiệu suất làm việc

Tập trung vào công việc trong một ngày nóng oi bức sẽ rất khó khăn Nó sẽ ảnhhưởng nhiều đến hiệu suất và năng suất làm việc Khi sử dụng máy lạnh tại nơilàm việc, chúng ta sẽ thấy thoải mái, sảng khoái, tràn đầy năng lượng để có thểtập trung hơn vào công việc và đạt được kết quả nhanh hơn

Đó là lý do tại sao hệ thống điện lạnh và đặc biệt là máy lạnh là một phần khôngthể thiếu của các tòa nhà văn phòng

và để giữ cho cơ thể luôn tươi tránh bị trầm cảm

1.3 Giới thiệu công trình

1.3.1 Giới thiệu công trình

Công trình nằm ở Đồng Tháp có đặc điểm: nằm trong vùng khí hậu nhiệtđới, đồng nhất trên địa giới toàn tỉnh, khí hậu ở đây được chia làm 2 mùa rõ rệt làmùa mưa và mùa khô Trong đó, mùa mưa thường bắt đầu từ tháng 5 đến tháng

11, mùa khô bắt đầu từ tháng 12 đến tháng 4 năm sau Độ ẩm trung bình năm là82,5%, số giờ nắng trung bình 6,8 giờ/ngày Lượng mưa trung bình từ 1.170 –1.520 mm, tập trung vào mùa mưa, chiếm 90 – 95% lượng mưa cả năm.Công trình văn phòng nằm trong một khu đất rộng 7 ha, xung quanh là câycối Sử dụng tường bao bằng gạch xây 200mm có chát vữa, sàn và trần làm bằng

bê tông, xi măng Cửa ra vào là loại cửa kính kích thước: 5000x2500mm và cửa

gỗ 1500x2500mm và có chiều dày 50mm Cửa sổ kính 1000x2500mm

Với đồ án này, sẽ tính toán(văn phòng) với nhiệm vụ thiết kế điều hòakhông khí cho không gian văn phòng, kích thước phòng điều hòa là 88 (L) * 80(W) * 2,8 (H) Chiều cao sàn 4m.

Bảng 1-2 Hệ số truyền nhiệt của trần mái bằng (trần tầng thượng) k, W/m K2

Thạch cao 12 mmTrần bê tông dày 300 mm, lớp

vữa xi măng cát dày 25 mm

trên có lớp bitum, 437 kg/m2

Mùa hè 1,67Mùa đông 1,90Cấu trúc kết cấu tường được thể hiện trong bảng 1.3

Bảng 1-3 Kết cấu tường bao công trình

m Hệ số dẫn nhiệt, W/mK

2 Vữa xi măng và vữa trát xi măng 0,015 0,93

4 Vữa xi măng và vữa trát xi măng 0,015 0,93

1.3.2 Các số liệu ban đầu

1.3.2.1 Chọc các thông số thiết kế trong nhà

 Nhiệt độ và độ ẩm tiện nghi

Đối với công trình là văn phòng, dựa vào phụ lục A[ CITATION TCVN \l 1033 ]có

Bảng 1-4 Thông số tính toán của không khí trong nhà đảm bảo điều kiện tiện

nghiTrạng thái

lao động

t, oC , % , m/s t, oC , % , m/sLao động

nhẹ 21 23 60 70 0,4  0,5  23 26 60 70 0,8  1,0 

 Tiêu chuẩn gió tươi và số lần thay đổi không khí

Tiêu chuẩn gió tươi là lượng gió ngoài cần thiết cấp cho phòng điều hòa để đảmbảo oxi cho con người hoạt động bình thường

Số lần thay đổi không khí (còn gọi là bội số tuần hoàn) là lưu lượng không khíngoài cấp (và thải) cho một không gian có thông gió cơ khí như nhà xưởng, kho,bếp, nhà vệ sinh…

Theo công trình, dựa vào phụ lục F [ CITATION TCVN \l 1033 ] có:

Bảng 1-5 Tiêu chuẩn không khí ngoài theo yêu cầu vệ sinh cho các phòng

ĐHKK tiện nghiST

T Tên phòng hướng,Diện tích định Tiêu chuẩn gió tươi

m2 /người m3/h/người

1 Phòng làm việc 6 20 25

Dựa vào phụ lục G [ CITATION TCVN \l 1033 ] có:

Bảng 1-6 Lưu lượng không khí ngoài (gió tươi) cho các phòng được thông gió

cơ khíCông trình, tên phòng Số lần thay đổi không khí K,

m /h/m3 3 phòng (lần/h)

1.1.1.1 Chọn thông số thiết kế ngoài nhà

Thông số tính toán bên ngoài dùng để thiết kế ĐHKK cần được chọn theo số giờ

m, tính theo đơn vị giờ trên năm, cho phép không đảm bảo chế độ nhiệt ẩm bêntrong nhà hoặc theo hệ số bảo đảm K Thông số tính toán bên ngoài được chiabđlàm 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 K = 0,996bđ

 Cấp II với số giờ cho phép không đảm bảo chế độ nhiệt ẩm bên trong nhà

là m=150 200 h/năm, ứng với hệ số bảo đảm K = 0,983 bđ 0,977

 Cấp III với số giờ cho phép không đảm bảo chế độ nhiệt ẩm bên trong nhà

là m=350 400 h/năm, ứng với hệ số bảo đảm K = 0,9600,954

Đối với công trình trên, thuộc dạng văn phòng nên em sẽ chọn tính toán theođiều hòa không khí cấp 2.

Do vị trí địa lý của Đồng Tháp nên sẽ dùng thông số tính toán bên ngoài của CầnThơ cho đồ án này Tra phụ lục B [ CITATION TCVN \l 1033 ] tỉnh Cần Thơ tacó:

Bảng 1-7 Thông số tính toán bên ngoài cho điều hòa không khí theo số giờkhông đảm bảo, m (h/năm) hoặc hệ số bảo đảm K tại Cần Thơbđm,

hè 150 0,983 86,56 / 20,67 34,4 58,7 27,3 1008,2(755,7)

CHƯƠNG 2 CÂN BẰNG NHIỆT ẨM BẰNG PHƯƠNG PHÁP CARRIER 2.1 Nhiệt hiện bức xạ qua kính Q 11

Theo tài liệu (Thiết kế hệ thống ĐHKK – Nguyễn Đức Lợi) thì nhiệt độ bức xạđược tính theo biểu thức:

PT 2.1Trong đó:

nt – hệ số tác dụng tức thời

Q11’ – nhiệt lượng bức xạ tức thời qua kính vào phòng, W

Do công trình sử dụng rèm cửa nên Q11’ sẽ được tính theo CT:

PT 2.2

PT 2.3

PT 2.4Trong đó:

F – diện tích bề mặt kính cửa sổ có khung thép, m2

Rk – nhiệt bức xạ mặt trời qua cửa kính vào trong phòng, W/m2

C – hệ số ảnh hưởng của độ cao so với mặt nước biển

mm – hệ số ảnh hưởng của mây mù, khi trời không mây = 1, có mây = 0,85

kh – hệ số ảnh hưởng của khung, khung gỗ = 1, khung kim loại = 1,17

m – hệ số kính

r – hệ số mặt trời, kể đến ảnh hưởng của kính cơ bản khi có màn che bêntrong

RN – bức xạ mặt trời đến bên ngoài mặt kính;

R – bức xạ mặt trời qua kính vào trong không gian điều hòa

 k, k, k, m, m, m – hệ số hấp thụ, xuyên qua, phản xạ của kính và mànche

Lãnh thổ của tỉnh Đồng Tháp nằm trong giới hạn tọa độ 10°07’ - 10°58’ vĩ độBắc và 105°12’ - 105°56’ kinh độ Đông Theo tài liệu (Thiết kế hệ thống ĐHKK– Nguyễn Đức Lợi) Lượng bức xạ mặt trời lớn nhất RTmax xâm nhập qua cửa kínhloại cơ bản vào phòng ở hàng vĩ độ 20 theo từng hướng ta tìm được RTmaxBảng 2-8 Lượng bức xạ mặt trời lớn nhất RTmax xâm nhập qua cửa kính loại cơ

bản vào phòng

(Bắc) Bắc Đông Bắc Đông Đông Nam Nam Nam Tây Tây Tây Bắc

k

Hệ sỗ xuyên qua

m

Hệ số xuyên qua

m

Hệ số mặt trời

Giả sử công trình nằm ở vùng đồng bằng Đồng Tháp cao hơn mực nước biển 5m.Theo PT 2.5 có hệ số hiệu chỉnh về độ cao

Từ PT 2.6 có:

Khi xét bức xạ lớn nhất có nghĩa là trời không có mây mm = 0,95

Khung bằng kim loại nên = 1,17kh

Do là kính trong nên = 0,94m

Có rèm che màu trung bình, từ Bảng 3.3 có = 0,56r

Vậy, từ PT 2.4 có:

Từ PT 2.3 có:

3.6 Nhiệt độ đọng sương của thiết bị

Nhiệt độ đọng sương của thiết bị là nhiệt độ mà khi ta tiếp tục làm lạnh hỗnhợp không khí tái tuần hoàn và không khí tươi (có trạng thái hòa trộn H) quađiểm V theo đường thì không khí đạt trạng thái bão hòa =100% tại điểm S.ht Điểm S chính là điểm đọng sương và nhiệt độ t là nhiệt độ đọng sương của thiếtsbị

Theo tài liệu (Thiết kế hệ thống ĐHKK - Nguyễn Đức Lợi) ta có bảng:Bảng 3-29 Nhiệt độ đọng sương của thiết bị

Kiểm tra nhiệt độ thổi vào phòng:

Vậy đảo bảo theo điều kiện vệ sinh

3.7 Lưu lượng không khí

Lưu lượng không khí đi qua dàn lạnh:

PT 3.32Lưu lượng không khí tươi cần cấp L tra theo TCVN 5687–2010 ứng với phòngNlàm việc là 25 m /h.người hay 6,94 l/s.người3

Lưu lượng không khí tái tuần hoàn:

CHƯƠNG 4 TÍNH CHỌN MÁY VÀ THIẾT BỊ CỦA HỆ THỐNG ĐIỀU

HÒA KHÔNG KHÍ 4.1 Giới thiệu và lựa chọn hệ thống điều hòa không khí

4.1.1 Giới thiệu

Hiện nay, trên thế giới cũng như tại Việt Nam, có rất nhiều phương án điềuhòa không khí có thể áp dụng đối với mọi loại công trình Các phương án nàyđều có những ưu, nhược điểm và thích hợp đối với mỗi loại công trình khácnhau Với công suất của công trình, thì có các phương án lựa chọn sau:

a Phương án điều hòa không khí trung tâm tải lạnh bằng nước (Chiller)

Là hệ thống điều hoà không khí gián tiếp, sử dụng máy làm lạnh nước (WaterChiller) và các dàn làm lạnh không khí bằng nước lạnh FCU (Fan coil unit) hoặcAHU (Air Handling Unit), khô hoặc ướt (dàn ống xoắn hoặc dàn phun, đôi khicòn gọi hệ kín và hệ hở), thiết bị ngưng tụ giải nhiệt nước hoặc gió Hệ thống ốngdẫn nước lạnh có thể là loại hai ống, hệ hồi ngược, hệ ba ống hoặc hệ bốn ống

Ưu điểm:

- Thích hợp với các công trình công suất lớn, có hệ số sử dụng đồng thờilớn, mặt bằng cần điều hoà rộng;

- Đảm bảo được tất cả các thông số về nhiệt độ, độ ẩm, khí sạch;

- Hệ thống hoạt động rất ổn định, gần như không xảy ra các hiện tượng rò rỉgas, gây ô nhiễm môi trường

b Phương án điều hòa trung tâm thông minh VRV/VRF

Điều hoà biến tần VRV/VRF là loại một dàn nóng kết hợp với nhiều dàn lạnhbằng một cặp ống đồng, được điều khiển bằng biến tần cho phép kết nối tới 60dàn lạnh khác nhau về công suất và chủng loại như: cassette, âm trần, áp trần,treo tường, đặt sàn đáp ứng được mọi yêu cầu về nội thất của toà nhà Hệ thốngtuyến tính sử dụng hệ thống điều khiển để gia tăng sự điều chỉnh nhờ máy nénbiến tần nhằm đưa ra các bước điều chỉnh công suất xuống nhỏ nhất và cung cấp

sự điều chỉnh chính xác trong cả khu vực lớn nhỏ Do vậy, có thể điều khiểnriêng rẽ tới 60 dàn lạnh với tỷ lệ lên tới 130% so với công suất của dàn nóng.Nhờ vào công nghệ biến tần, điều hoà VRV/VRF cho phép điều chỉnh năng suấtlạnh tới 65 bước Vì vậy, điện năng tiêu thụ có thể giảm tỷ lệ với năng xuất lạnhgiúp cho điện năng tiêu thụ ở mức tối thiểu nhất

Ưu điểm:

- Điều khiển riêng biệt, hệ thống điều khiển đa dạng, tiên tiến, đơn giản đã

có kết nối BMS cấp cao

- Tiết kiệm năng lượng và không gian lắp đặt, khả năng điều chỉnh rộng vàlinh hoạt, thích hợp với các công trình có hệ số sử dụng đồng thời nhỏ

- Thiết kế linh hoạt

- Dễ sử dụng, độ tin cậy cao

- Thi công lắp đặt, vận hành đơn giản, thời gian lắp đặt ngắn

- Khoảng cách giữa dàn nóng và dàn lạnh lớn (150m)

- Có chức năng tự chẩn đoán giúp công việc kiểm tra và phát hiện các sự cốnhanh chóng và chính xác

Nhược điểm:

- Không thích hợp với công trình có không gian điều hoà quá lớn

- Chi phí mua sắm thiết bị rất cao;

- Chi phí thi công, lắp đặt cao; chi phí cho đường ống gas, gas bổ sung lớn

- Do chung một hệ thống nên khi xảy ra sự cố sẽ ảnh hưởng đến cả hệthống

c Phương án điều hòa cục bộ

Điều hòa cục bộ là các loại máy điều hoà nhỏ năng suất lạnh nhỏ, có dàn bayhơi làm lạnh không khí trực tiếp và dàn ngưng tụ giải nhiệt gió kiểu một cụmhoặc tách (hai hoặc nhiều cụm), một chiều hoặc hai chiều nóng lạnh Đây là cácloại máy nhỏ, hoạt động hoàn toàn tự động, lắp đặt, vận hành, bảo trì, bảo dưỡngsửa chữa dễ dàng, tuổi thọ trung bình, độ tin cậy lớn, giá thành rẻ, rất thích hợpvới các phòng và căn hộ nhỏ, tiền điện thanh toán riêng biệt

- Thiết kế linh hoạt

- Dễ sử dụng, độ tin cậy cao

- Thi công lắp đặt, vận hành đơn giản, thời gian lắp đặt ngắn

- Có chức năng tự chẩn đoán giúp công việc kiểm tra và phát hiện các sự cố

- Khó bố trí trong kiến trúc do vị trí dàn nóng yêu cầu diện tích nhiều, gâyảnh hưởng kiến trúc chung của tòa nhà, khu vực

- Không có hệ thống quản lý điều khiển tập trung, hệ thống giám sát kết nốivới tòa nhà

- Không tiết kiệm năng lượng khi vận hành trong tòa nhà có hệ số hoạtđộng đồng thời thấp

4.1.2 Lựa chọn hệ thống

Do văn phòng chủ yếu làm việc trong giờ hành chính nên hệ số hoạt độngđồng thời cao, mặt bằng điều hòa rộng, yêu cầu hệ thống ổn định, làm việc lâudài nên em sẽ chọn phương án sử dụng Chiller giải nhiệt nước (Water CooledChiller), FCU, AHU trong đồ án này

4.2 Lựa chọn AHU, FCU

Năng suất lạnh danh định của FCU và AHU được chọn ở chế độ làm việc nhưsau:

 Nhiệt độ nước lạnh vào là 7 C (ra 12 C) o o

 Nhiệt độ không khí trong nhà là t = 23 C và lưu lượng không khí qua dànT o

là max trong các cấp của dàn

Nhà chế tạo thường cho năng suất lạnh của máy điều hoà không khí ở dạng

đồ thị và dạng bảng phụ thuộc nhiệt độ trong nhà và bên ngoài trong catalog kỹthuật Trong catalog thương mại thường chỉ có năng suất lạnh ở một chế độ tiêuchuẩn nên muốn biết năng suất lạnh ở chế độ khác cần phải tính toán hiệu chỉnhtheo chế độ làm việc thực

Phải chọn máy có năng suất lạnh yêu cầu ở đúng chế độ làm việc đã tínhtoán Nếu do đòi hỏi của chủ đầu tư hoặc do cấu trúc và mục đích sử dụng củacông trình đôi khi còn cần có năng suất lạnh dự trữ Tổng năng suất lạnh đượcchọn phải lớn hơn hoặc bằng năng suất lạnh thực Vì trên thực tế các phòng củatoà nhà không đồng thời sử dụng hết công suất lạnh của nó

Phải chọn máy có năng suất gió đạt yêu cầu thiết kế Năng suất gió trongcatalog máy phải bằng hoặc lớn hơn năng suất gió tính toán Nếu không đảm bảođược năng suất gió máy điều hoà sẽ không đạt được năng suất lạnh theo yêu cầu

4.2.1 Lựa chọn AHU

Khi chọn AHU (Air Handling Unit) cho các phòng cần đảm bảo năng suấtlạnh của dàn làm việc với điều kiện thực phải lớn hơn (hoặc bằng) tải lạnh xácđịnh được cho phòng đó Các AHU là các thiết bị trao đổi nhiệt, năng suất lạnhphụ thuộc vào nhiệt độ nước lạnh, nhiệt độ không khí vào ra và hệ số truyềnnhiệt qua vách trao đổi nhiệt

Căn cứ vào năng suất lạnh, năng suất gió, kích thước không gian của chúng

để chọn loại AHU thích hợp Đặc biệt các AHU có kích thước rất lớn nên cần cómột không gian riêng đủ lớn Nếu đặt trên trần giả thì cần chú ý đến chiều caocủa các AHU

Do điều kiện môi trường làm việc của công trình thực tế khác so với điềukiện danh định mà catalog đưa ra, nên ta phải hiệu chỉnh lại năng suất “yêu cầu”QoYC sang năng suất lạnh “tiêu chuẩn” QoTC

Dựa vào đồ thị của tài liệu (Thiết kế hệ thống ĐHKK - Nguyễn Đức Lợi) vàcatalog của hãng Daikin ta có điều kiện danh định nhiệt độ không khí vào là

27oC, nhiệt độ yêu cầu của công trình là 23 C nên ta tra được hệ số hiệu chỉnhoα1=0,8 Còn nhiệt độ nước đi vào/ra giống điều kiện danh định nên α2=1 Ta chọnAHU cho 4 phòng làm việc

Ta có bảng hiệu chỉnh năng suất lạnh:

Bảng 4-31 Hiệu chỉnh năng suất lạnh AHU

Bảng 4-32 Chọn buồn điều không AHU - Daikhin phù hợp với năng suất lạnh

và năng suất gió của công trình

Phòng Tiêu chuẩn yêu cầu lượn Số

g

Thực tế L

L.việc 2 11690 214,913 1 DDM-1823 11473 232,5Phòng

L.việc 3 11603 213,927 1 DDM-1823 11473 232,5Phòng

L.việc 4 11690 214,913 1 DDM-1823 11473 232,5

Hình 5.3 Thông số kỹ thuật của buồng điều không AHU hãng Daikin (DDM –

DAIKIN)

Sau khi hiệu chỉnh và chọn máy ta thấy năng suất gió của AHU sai số 2%nên hoàn toàn phù hợp Năng suất lạnh đang thừa so với yêu cầu nên ta tiếp tục

có thể hiệu chỉnh bằng lưu lượng khối lượng nước được làm mát

Thông số của AHU – Daikin:

Hình 5.4 AHU đặt nằm và cấu tạo

Hình 5.5 Thông số kích thước của AHU – Daikin

4.2.2 Lựa chọn FCU

Tương tự lựa chọn AHU thì các FCU cũng phải hiệu chỉnh năng suất lạnhtheo điều kiện danh định.Theo tài liệu (Thiết kế hệ thống ĐHKK - Nguyễn ĐứcLợi) và catalog của hãng Carrier ta có điều kiện danh định nhiệt độ không khívào là 27 C, nhiệt độ yêu cầu của công trình là 23 C nên ta tra được hệ số hiệuo ochỉnh α =0,8 Còn nhiệt độ nước đi vào/ra danh định là 7,2 C ,còn nhiệt độ yêu1 ocầu của công trình là 7 C nên ta tra đồ thị được α =0,988 Ta chọn FCU cho cáco

2phòng còn lại

PT 4.35

Ta có bảng hiệu chỉnh năng suất lạnh:

Bảng 4-33 Hiệu chỉnh năng suất lạnh

Số lượn g

L tt

(l/s)/phòn g Moden

Hình 5.6 Thông số kỹ thuật của FCU – 42CED – Carrier

Hình 5.7 Kiểu dáng của FCU

4.3 Chọn Water Cooled Chiller

Từ chương 2 đã xác định được tổng tải nhiệt cho công trình

 Nhiệt độ nước đi vào giải nhiệt dàn ngưng:

Hình 5.9 Swing Chiller Dựa vào nhiệt độ nước vào giải nhiệt và nước làm lạnh đi ra chọn được 3 Modenchiller phù hợp:

Bảng 4-36 Thông số kĩ thuật của Chiller - Daikin