luận văn tốt nghiệp thiết kế hệ thống điều hòa không khí cho tòa nhà uoa tower

Nhiệm vụ:- Tổng quan về ngành điều hòa không khí, công trình và tính toán phụ tải lạnh- Phân tích và lựa chọn hệ thống điều hòa không khí cho hệ thống điều hòa- Phân tích, tính toán và l

GIỚI THIỆU VỀ ĐIỀU HÒA KHÔNG KHÍ VÀ CÔNG TRÌNH

Lịch sử phát triển của điều hòa không khí

Từ xa xưa, người Ai Cập cổ đại đã biết chế tạo ra mô hình làm mát để phục vụ cho chính mình Mô hình đơn giản nhất được người Ai Cập chế tạo ra đó là treo lau sậy trên những cửa sổ rồi phun nước lên Mục đích của mô hình này là khi gió thổi vào sẽ đi qua mô hình và mang theo hơi nước vào phòng, giữ ẩm và làm mát cho không khí bên trong. Biện pháp này giúp người Ai Cập cổ giảm bớt đi cái nóng từ sa mạc nơi họ sinh sống. Đến thế kỷ 17, nhà phát minh Cornelis Drebble đã nghĩ ra cách làm mát không khí bằng cách cho thêm muối vào nước Hệ thống “biến mùa hè thành mùa đông” của ông đã được giới thiệu cho nhà vua nước Anh lúc bấy giờ

Năm 1758, nhà phát minh John Hadley đã nghiên cứu và phát hiện ra mối liên hệ giữa sự bay hơi của chất lỏng và quá trình làm lạnh không khí Năm 1820, nhà hoá học người Anh Michael Faraday đã thành công khi cho nén và hoá lỏng khí amoniac Ông nghiên cứu được rằng khi bay hơi, khí amoniac có khả năng làm lạnh không khí xung quanh Đó là cơ sở đầu tiên để năm 1842 bác sĩ người Scotland John Gorrie (1803 - 1855) tạo nên cỗ máy tạo băng làm mát cho cả một toà nhà lớn.

Năm 1851, kỹ sư James Harrison chế tạo thành công cỗ máy làm nước đá đầu tiên. Năm 1854, cỗ máy này chính thức được thương mại hoá Năm 1855, ông được trao bằng sáng chế hệ thống tủ lạnh nén khí ete.

Cuối thế kỷ 19, người ta sử dụng hệ thống làm lạnh từ các đường ống dẫn không khí ẩm đi vòng quanh một toà nhà Hệ thống này giúp bảo quản một số thực phẩm, làm mát bia và một số thức uống.

Ngày 17 tháng 7 năm 1902, Willis Carrier sáng tạo ra chiếc máy điều hoà không khí đầu tiên chạy bằng điện Hệ thống điều hoà không khí của Willis Carrier được dùng trong một nhà máy in Hệ thống này giúp kiểm soát nhiệt độ và còn giữ độ ẩm trong nhà máy Nguyên lý giữ ẩm cho không khí của Carrier áp dụng khá đơn giản, thay vì đẩy không khí qua ống nung nóng, dòng không khí di chuyển qua ống được làm lạnh bằng

Năm 1906, kỹ sư Stuart Cramer nghĩ ra ý tưởng chế tạo thiết bị thông gió lắp vào nồi chứa nước cất của hệ thống dệt để tạo ra độ ẩm Quá trình này được đặt tên là “điều hoà không khí”.

Vai trò điều hòa không khí đối với con người

Đối với con người sức khỏe là một trong những yếu tố quan trọng quyết định nên năng suất lao động Một trong nhưng điều kiện nâng cao sức khỏe con người là tạo ra cho con người điều kiện vi khí hậu thích hợp Bởi vì nhiệt độ bên trong con người luôn giữ ổn định ở khoảng 37 o C (đối với người bình thường) Vì vậy để duy trì nhiệt độ ổn định bên trong cơ thể, con người luôn thải ra một lượng nhiệt ra mội trường xung quanh Quá trình thải nhiệt gồm 3 hình thức: đối lưu, bức xạ và bay hơi Để quá trình đó diễn ra thì ta phải tạo ra một không gian môi trường có nhiệt độ và độ ẩm phù hợp cho cơ thể con người Hệ thống điều hòa không khí là dùng để tạo ra một môi trường thoáng mát, tiện nghi giúp cải thiện chất lượng cuộc sống.

Nước ta là nước nằm trong vùng khí hậu nhiệt đới gió mùa, nhiệt độ trung bình và độ ẩm tương đối cao, cộng thêm phần nhiệt bức xạ mặt trời qua cửa kính đặc biệt là các tòa nhà cao tầng hiện đại có khong gian diện tích lớn với nhiều các thiết bị điện tử làm cho nhiệt độ không khí trong phòng tăng cao Để đảm bảo cho con người một môi trường sống, làm việc thoải mái thì điều hòa không khí là chìa khóa để giải quyết vấn đề.

Hình 1 1 Vai trò của điều hòa không khí đối với con người

Nền kinh tế nước ta ngày càng phát triển, đời sống của người dân ngày càng được cải thiện, do đó điều hòa không khí trong dân dụng đang phát triển mạnh mẽ Điều hòa không khí không còn quá xa lạ đối với người dân thành thị cũng như là nông thôn.

Vai trò điều hòa không khí đối với sản xuất

Trong ngành công nghiệp điều hòa không khí đã có nhiều bước tiến bộ rõ rệt Điều hòa không khí như một phần không thể thiếu trong các ngành như cơ khí chính xác, kỹ thuật điện tử và vi mạch, kỹ thuật quang học, kỹ thuật phim ảnh… Điều hòa không khí đóng vai trò rất quan trọng trong việc đảm bảo chất lượng của sản phẩm, đảm bảo máy móc, thiết bị làm việc bình thường Nhưng thiết bị này yêu cầu sự nghiêm ngặt về các điều kiện thông số cũng như thành phần độ ẩm, nhiệt độ. Điều hòa không khí cũng đóng vai trò rất quan trọng trong công nghiệp chế biến thực phẩm Nếu độ ẩm quá thấp sẽ làm cho thực phẩm trở nên khô, giảm khối lượng và chất lượng của sản phẩm Ngược lại, nếu độ ẩm quá cao sẽ dẫn đến tạo môi trường thuận lợi cho các vi sinh vật phát triển sẽ dẫn đến sản phẩm bị giảm chất lượng hay bị phân hủy. Ngoài ra phân xưởng thường có độ ẩm và lượng nhiệt tương đối lớn nên thường dẫn đến hiện tượng đọng sương trên các bề mặt kết cấu bao che hoặc trên các bề mặt thiết bị máy móc gây mất vệ sinh tạo điều kiện cho vi khuẩn phát triển Điều hòa không khí được dùng để giải quyết tất cả các vần đề này.

Hình 1 2 Vai trò của điều hòa không khí trong bảo quản thực phẩm

Trong công nghiệp chế biến và sản xuất chè, các quá trình vo chè, ủ lên men có tác dụng làm cho chất lượng dinh dưỡng bên trong lá chè tiếp xúc với không khí và oxy hóa kết hợp các quá trình biến đổi sinh hóa khác tạo ra axit amin, giữ được màu sắc và hương vị thơm ngon Các quá trình này cần phải đòi hỏi một môi trường điều kiện mát mẻ và có độ ẩm thích hợp.

Hình 1 3 Vai trò của điều hòa không khí trong nông nghiệp

Còn rất nhiều các ngành công nghiệp khác cần đến hệ thống điều hòa không khí để đảm bảo duy trì được nhiệt độ cũng như độ ẩm của không khí thích hợp đem lại hiệu suất,năng suất cao.

Giới thiệu sơ lược về công trình

- Tên chủ đầu tư: Công ty TNHH UOA TOWER.

- Tên công trình: Dự án văn phòng, tòa nhà UOA.

- Đơn vị thiết kế: Cty tư vấn thiết kế Hòa Bình (Việt Nam), Địa chỉ cty: 235 Võ Thị Sáu, Phường 7, Quận 3, TP.HCM.

- Tư vấn cơ điện (M&E Engineer): Cty TNHH Rankine&Hill (Việt Nam), địa chỉ cty: 159 Đường Phan Xích Long, Phường 7, Quận Phú Nhuận, TP.HCM.

- Tòa nhà UOA Tower được xây dựng từ năm 2018 với tổng diện tích sàn xây dựng là 36,464.75 m 2 bao gồm 4 tầng hầm đậu xe, 23 tầng văn phòng và 1 tầng mái Diện tích văn phòng cho thuê bao gồm 300-600-900-1000-1272-2300 m 2

Hình 1 4 Phối cảnh UOA Tower

Vị trí công trình

- Địa chỉ công trình: Lô C7A-02, thuộc một phần lô C7A, Khu A - Khu Đô Thị Mới Nam Thành Phố, Đường Tân Trảo, P Tân Phú, Q.7, TPHCM, hướng Tây Bắc (10 o 43’48.4’’N 106 o 43’28.9’’E)

Hình 1 5 Phối cảnh UOA Tower trên vệ tinh

- Tòa nhà UOA Tower nằm tại vị trí đắc địa trung tâm khu đô thị Phú Mỹ Hưng - khu đô thị kiểu mẫu đầu tiên Việt Nam Trong đó, UOA Tower nằm tại phân khu chức năng thương mại tài chính Quốc Tế, gồm các tổ hợp: thương mại, tài chính, triển lãm, hội chợ và hội nghị quốc tế, sàn chứng khoán, khách sạn hạng sang.

- Nằm trong trung tâm tài chính lớn thứ 2 thành phố nên được thừa hưởng trọn vẹn những tiện ích đa dạng, sẵn có tạo điều kiện làm việc tốt nhất.

- Được thiết kế theo phong cách hiện đại và tối ưu hóa không gian sử dụng Diện tích sàn rộng lớn cùng với các trang thiết bị đầy đủ như thang máy, hệ thống điều hòa không khí, hệ thống an ninh, mang lại sự tiện nghi cho các doanh nghiệp thuê văn phòng.

- Tòa nhà được thừa hưởng lợi thế lớn trong kết nối giao thông và hạ tầng tiện ích, đảm bảo điều kiện làm việc tốt nhất cho các doanh nghiệp Tọa lạc ngay trung tâm khu đô thị kiểu mẫu đầu tiên Việt Nam – Phú Mỹ Hưng, cách Trung Tâm Hội Chợ và Triển lãm Sài Gòn (SECC) 450m, nằm đối diện VINAMILK Tower.

Thống kê các không gian cần trang bị điều hòa

Bảng 1 1: Thống kê không gian điều hòa

Tầng Diện tích (m 2 ) Công năng

29,16 Phòng làm việc 50,34 Phòng quản lý 31,58 Sảnh thang máy

290,1 x 2 Không gian mở 51,5 x 3 Văn phòng 34,6 x 10 Văn phòng 45,5 x 3 Văn phòng 3-15 946,76 Văn phòng cho thuê

16 819,35 Cà phê và thức ăn nhanh 17-23 946,76 Văn phòng cho thuê

- Tầng B2 với diện tích 111,08m 2 toàn bộ khu vực là phòng làm việc, phòng quản lý, và sảnh thang máy

Hình 1 6 Mặt bằng tầng hầm B2

- Tầng 1 với diện tích 1330,27m 2 toàn bộ khu vực là sảnh chính của tòa nhà

Hình 1 7 Mặt bằng sảnh chính tầng 1

- Tầng 2 với diện tích 1217,2m 2 toàn bộ khu vực hầu hết là các dãy văn phòng và phòng họp.

Hình 1 8 Mặt bằng dãy văn phòng và phòng họp tầng 2

- Tầng 3–15, 17-23 với diện tích 946,76m 2 toàn bộ khu vực hầu hết là các văn phòng cho thuê, đây là mặt bằng bố trí hệ thống nước lạnh.

Hình 1 9 Mặt bằng văn phòng tầng 3-15, 17-23

- Tầng 16 với diện tích 819,35m 2 toàn bộ khu vực hầu hết là cà phê và thức ăn nhanh Mặt bằng giống với tầng 3-15 nhưng sử dụng 1 phòng làm phòng lánh nạn.

Hình 1 10 Mặt bằng cà phê và thức ăn nhanh tầng 16

Các thông số tính toán

- Dùng hệ thống điều hòa không khí cấp 3.

1.7.2 Chọn thông số tính toán trong nhà

Thông số tính toán trong nhà: Nhiệt độ (tT) và độ ẩm tương đối ( φ T ) được chọn theo yêu cầu tiện nghi của con người Vì tòa nhà mục đích là phục vụ cho người Việt Nam cho nên ta chọn yêu cầu tiện nghi của con người theo TCVN 5687 – 2010.

Theo phụ lục A – TCVN 5687 – 2010, ta chọn thông số thiết kế trong nhà như sau:

- Mùa hè: + Nhiệt độ trong nhà tT = 24 o C

+ Độ ẩm tương đối trong nhà φ T = 65%

Dựa trên các thông số về nhiệt độ và độ ẩm tương đối, tra bảng đồ thị I - d của không khí ẩm ta tra được các thông số còn lại của không khí:

+ Enthalpy: IT = 55,05 (kJ/kg)+ Độ chứa hơi: dT = 12,2 (g/kg)

Bảng 1 2: Thông số tính toán trong nhà

Không gian Mùa Thông số

Nhiệt độ ( o C) Độ ẩm tương đối(%)

Enthalpy (kJ/kg) Độ chứa hơi (g/kg)

1.7.3 Chọn thông số tính toán ngoài trời

- Thông số tính toán ngoài trời tN và φ N được chọn theo tiêu chuẩn TCVN

- Dựa vào vị trí địa lý của tỉnh và cấp hệ thống điều hòa không khí ta chọn thông số ngoài trời như sau:

Lấy dữ liệu từ bảng 1.9 [1] hoặc tài liệu [8], chọn thông số thiết kế ngoài nhà cho tháng có nhiệt độ trung bình nóng nhất trong năm ở thành phố Hồ Chí Minh (tháng 6).

Suy ra các thông số khác:

- Nhiệt độ nhiệt kế ướt t uN = 30,4 0 C

- Nhiệt độ đọng sương t dsN = 29,3 0 C

- Độ chứa hơi d N =¿ 26,2 g/kg không khí khô

Bảng 1 3: Thông số tính toán ngoài trời

Không gian Mùa Thông số

Nhiệt độ ( o C) Độ ẩm tương đối (%)

Enthalpy (kJ/kg) Độ chứa hơi (g/kg)

TÍNH TOÁN PHỤ TẢI LẠNH BẰNG PHƯƠNG PHÁP CARRIER .12

Đại cương

Bài toán tính phụ tải lạnh ở đây được hiểu là tính lượng nhiệt thừa mà hệ thống lạnh cần phải triệt tiêu trong các không gian cần điều hòa.

Chọn phương pháp Carrier để tính phụ tải lạnh.

Phương trình cân bằng nhiệt tổng quát có dạng: Q t =Q h +Q a ,W

- Q h , Q a : lần lượt là tổng nhiệt hiện và tổng nhiệt ẩn, do trong phòng tỏa ra và do không khí ngoài trời đưa vào phòng, W

- Q 11: nhiệt bức xạ qua kính, W

- Q 31: nhiệt tỏa ra do đèn chiếu sáng, W

- Q 32: nhiệt tỏa ra do máy móc, W

- Q N : nhiệt hiện và nhiệt ẩn do người tỏa ra, W

- Q 4: nhiệt hiện và nhiệt ẩn do gió tươi mang vào, W

- Q 5: nhiệt hiện và nhiệt ẩn do gió lọt mang vào, W

Tính toán

Trong quá trình tính toán, cách tính và các số liệu sẽ được lấy theo các tài liệu Việt Nam, giá trị nào tài liệu hoặc tiêu chuẩn Việt Nam không nêu rõ ta sẽ tham khảo theo tiêu chuẩn nước ngoài.

Ta chia các không gian sảnh chính tầng 1 thành 4 không gian như hình 2.1

Hình 2 1 Phân chia mặt bằng tầng 1

Ta chia các văn phòng tầng 3-15, 17-23 như hình 2.2

Hình 2 2 Phân chia mặt bằng văn phòng tầng 3-15, 17-23

2.2.1 Lượng nhiệt hiện do bức xạ qua kính Q 11

Do các phòng đều có lắp cửa sổ kính nên chịu bức xạ từ mặt trời khá lớn Đa số các cửa kính đều thẳng đứng theo kiến trúc của tòa nhà Mặt trời mọc hướng Đông và lặn hướng Tây Bức xạ mặt trời tác động vào một mặt tường thẳng đứng, nghiêng hay ngang là liên tục thay đổi cửa sổ quay hướng Đông là nhận bức xạ nhiệt lớn nhất vào lúc 8-9h sáng và kết thúc vào 12h trưa Cửa sổ quay hướng Tây nhận bức xạ cực đại vào lúc 4-5h chiều Vì vậy mức độ bức xạ phụ thuộc vào thời gian, cường độ và hướng bức xạ Do vậy ta rất khó xác định chính xác lượng nhiệt bức xạ này Tuy nhiên ta xác định gần đúng theo kinh nghiệm nhiệt bức xạ qua kính Vì công trình chủ yếu ngăn cách với không khí bên ngoài là vách kính cho nên ta coi vách kính như cửa sổ lớn để tính toán.

Q11 ’ = F RT ε c ε đs ε mm ε kh ε m ε r nt: Hệ số tác dụng tức thời

Q11 ’: Lượng nhiệt bức xạ tức thời qua kính vào phòng, W;

F: Diện tích bề mặt cửa sổ có khung kim loại, m 2 ;

RT: Bức xạ mặt trời qua cửa kính vào trong phòng (W/m 2 ) Giá trị của RT phụ thuộc vào vĩ độ, tháng, hướng của kính, cửa sổ, giờ trong ngày. ε c : Hệ số ảnh hưởng của độ cao so với mặt nước biển tính theo công thức ε=1+ H

H: Độ cao tương đối của vị trí lắp đặt kính trong toàn công trình cần tính toán Hệ số này dễ thay đổi khi tính vị trí các tầng khác nhau, ở đây sẽ tính trung bình các tầng với tầng 1 cao hơn mực nước biển là 13m

H = 13 + 3 = 16 m Như vậy ta tính toán chung cho các cửa sổ ở các tầng với hệ số ε c là: ε c =1+ 16

1000.0,023=1,000368 Lấy ε c = 1 cho tất cả các tầng ε đs : Hệ số kể đến ảnh hưởng của độ chênh giữa nhiệt độ đọng sương của môi trường không khí trong vùng lắp đặt so với nhiệt độ đọng sương của không khí trên mặt nước biển là 20 o C, do có nhiệt độ đọng sương lớn nên ε đs giảm và tính theo công thức: ε đs =1−t s −20

10 0,13=0,8791 Nhiệt độ đọng sương mùa hè là ts ε mm : Hệ số ảnh hưởng của mây mù, khi trời không mây ε mm =1, khi trời mây chọn ε mm =0,85 Chọn ε mm =1 ε kh : Hệ số ảnh hưởng của khung kim loại ε kh =1,17 ε m : Hệ số kính phụ thuộc vào màu sắc, kiểu loại kính khác kính cơ bản Tra bảng 4.3 [1], với kính trong phẳng, dày 6mm tra được ε m = 0,94. ε r : Hệ số mặt trời kể đến ảnh hường của kính cơ bản khi có màn che bên trong Do tất cả các phòng đều được trang bị rèm che nên có ε r =0,58 Đối với kính khác cơ bản và có rèm bên trong thì ε r =1, Chọn ε r =1

RT được thay bằng nhiệt bức xạ vào phòng khác kính cơ bản RK công thức:

F1: Diện tích bề mặt kính cửa sổ có khung thép (m 2 ) Nếu là khung gỗ thì diện tích bề mặt lấy bằng 0,85F1 Ở đây ta chọn khung cửa sổ là khung thép.

RK: Nhiệt bức xạ mặt trời qua cửa kính dày 6mm vào phòng W/m 2

R K trong trường hợp kính có rèm (dùng cho các tầng văn phòng cho thuê và quán cà phê).

Chọn loại rèm màu sáng cho khu vực văn phòng và quán cà phê, khi đó:

Với: α m : Hệ số hấp thụ của màn che ρ m : Hệ số phản xạ của màn che τ m : Hệ số xuyên qua của màn che

R T : Là bức xạ mặt trời qua kính vào bên trong không gian điều hòa ứng với trường hợp cửa sổ lắp kính cơ bản Tra bảng 4.3 [1], vĩ độ 10 0 Bắc, tháng 6, giá trị R T thay đổi theo từng giờ trong ngày, chọn các giá trị RTmax ứng với từng khung giờ và các hướng kính chịu bức xạ mặt trời

Bảng 2 1: Lượng bức xạ mặt trời lớn nhất R Tmax và R K

Kính không rèm ( R K =0,9432R Tmax ) Đông Bắc Đông Nam Tây Nam Tây Bắc

Kính có rèm ( R K =0,38R Tmax ) Đông Bắc Đông Nam Tây Nam Tây Bắc

Xác định hệ số tác dụng tức thời η t Để xác định hệ số tác dụng tức thời, ta phải xác định tổng khối lượng của các bề mặt tạo nên không gian điều hoà tính trên 1m 2 , sau đó tra bảng 4.6 [1] Chọn hệ số tác dụng tức thời tại khung giờ có hệ số tức thời cao nhất.

Chọn vật liệu tường có khối lượng 360 kg/m 2 , trần và sàn có khối lượng 410 kg/m 2 g s =G ' +0,5G ' '

 G’: Khối lượng tường có mặt ngoài tiếp xúc với bức xạ 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

Tính toán điển hình cho tầng 3

Xét kính văn phòng 1, hướng Đông Bắc

Diện tích sàn: F s 0,86m 2 , chiều cao trần: 4m

Diện tích vách tường không tiếp xúc bức xạ mặt trời:

Diện tích vách tường tiếp xúc bức xạ mặt trời:

Khối lượng tường có mặt ngoài tiếp xúc với bức xạ mặt trời:

Tổng khối lượng của tường có mặt ngoài không tiếp xúc với ánh nắng mặt trời và của sàn không nằm trên mặt đất:

Với g s c2,28kg/m 2 sàn, hướng kính là hướng Đông Bắc, do công trình là văn phòng cho thuê nên ta chọn mức độ hoạt động là 12/24h.

Tương tự ta tính cho hướng Đông Nam

Bảng 2 2: Nhiệt lượng bức xạ qua kính ở từng hướng

Bảng 2 3: Tổng nhiệt lượng bức xạ qua kính của từng khu vực

Tầng Công năng Nhiệt bức xạ qua kính Q11 (W)

2 Dãy văn phòng và phòng họp 65167,4

16 Cà phê và thức ăn nhanh 28714,5

2.2.2 Nhiệt hiện truyền qua mái bằng bức xạ Q 21 và ∆ t

Nhiệt truyền qua mái Q 21 được tính theo công thức

- k: Hệ số truyền nhiệt qua trần

- t=(t n −t t ): Hiệu nhiệt độ không khí bên ngoài và bên trong không gian điều hòa

Chọn sàn bê tông dày 100 mm, lớp vữa si măng ở trên 25 mm

Chọn hệ số truyền nhiệt k=3,14(W/m 2 K), bảng 4.15 tài liệu [1]

Tính toán điển hình nhiệt truyền qua mái cho văn phòng ở văn phòng 1 của các tầng 23 (diện tích 110,86 m 2 ).

Bảng 2 4: Nhiệt truyền qua mái của các văn phòng tầng 23

2.2.3 Nhiệt hiện truyền qua vách Q 22

Nhiệt truyền qua vách sẽ được tính bằng:

- Q 2 i : Nhiệt truyền qua tường, cửa ra vào (gỗ, nhôm), cửa sổ (kính)…

- k i : Hệ số truyền nhiệt tương ứng của tường, cửa, kính, W/m 2 K

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

t : Hiệu nhiệt độ trong và ngoài nhà, K

- Khi tường tiếp xúc với không khí ngoài trời : t = tN – tT

- Khi mặt ngoài của tường tiếp xúc với không gian điều hòa: t = 0

- k 22t : Hệ số truyền nhiệt qua tường, W/m 2 , K k 22t = 1

 α N : Hệ số tỏa nhiệt phía ngoài tường,

 Khi tường tiếp xúc trực tiếp với không khí bên ngoài theo [1]: α N W/m 2 K

 Khi tường tiếp xúc gián tiếp với không khí bên ngoài theo [1]: α N W/m 2 K

 Hệ số tỏa nhiệt phía trong nhà theo [1]: α T W/m 2 K

 δ i : Độ dày lớp vật liệu thứ i của cấu trúc tường, m,

 λ i : Hệ số dẫn nhiệt lớp vật liệu thứ i của cấu trúc tường, W/mK,

Công trình UOA Tower, có 1 loại tường cơ bản được dùng:

Tường 200mm (170mm gạch và 30mm vữa)

Tra bảng 4.11 [1], ta được các hệ số dẫn nhiệt của vật liệu làm tường và vữa.

Từ các số liệu và công thức ở trên, ta tính được các hệ số truyền nhiệt như bảng dưới:

Bảng 2 5: Hệ số truyền nhiệt qua tường

Vữa ximăng trát mặt ngoài 0,015 0,93

Vữa ximăng trát mặt trong 0,015 0,93

Tính nhiệt truyền qua tường điển hình cho văn phòng cho thuê tầng 3 văn phòng 1

Hệ số truyền nhiệt tường: k t =2,55(W/m 2 K)

Hiệu nhiệt độ trong và ngoài nhà: ∆ t 4,6 −24,6 ¿ ¿)

Nhiệt hiện truyền qua vách: Q 22 t h,3.2,55 10,646,1W

Tính toán tương tự cho các phòng khác, ta được bảng số liệu:

Bảng 2 6: Nhiệt truyền qua tường Q 22t

2 Nhiệt truyền qua cửa ra vào Q 22 c

 t: Hiệu nhiệt độ trong và ngoài nhà, K

 tT = 24 o C nhiệt độ bên trong phòng,

 tN = 34,6 o C nhiệt độ bên ngoài phòng,

 k 22c : Hệ số truyền nhiệt qua cửa, W/m 2 K

Công trình UOA Tower cần tính nhiệt truyền qua các cửa ở các vị trí sau:

Tầng 1: Các cửa giáp với thang máy, cửa ra vào

Chọn thông số cửa theo bảng 4.12, tài liệu [1]

Hệ số truyền nhiệt K=2,01W/(m 2 K) (Cửa gỗ dày 50mm)

Tính toán cho một cánh cửa của tầng 1, cửa rộng 1m cao 2,2m

Hệ số truyền nhiệt qua cửa ra vào:

Tính toán tương tự cho các cánh cửa khác, ta được bảng số liệu:

Bảng 2 7: Nhiệt hiện truyền qua cửa ra vào của công trình UOA Tower

Tầng Công năng Số cửa Kích thước Diện tích

3 Nhiệt truyền qua kính cửa sổ

 t: Hiệu nhiệt độ trong và ngoài nhà, K

 k 22k : Hệ số truyền nhiệt qua cửa kính, W/m 2 K, tra bảng 4.13 và 4.14 tài liệu [1] Chọn kính 2 lớp cách nhau 10mm cho công trình, theo bảng 4.13 tài liệu [1]: k 22k =3,15W/m 2

Bảng 2 8: Nhiệt truyền qua kính Q 22 k

Tầng Công năng Diện tích kính

Tổng nhiệt truyền qua vách:

2.2.4 Nhiệt hiện truyền qua nền Q 23

Nhiệt truyền qua nền cũng được tính theo biểu thức:

- ∆ t =t N −t T : Hiệu nhiệt độ trong và ngoài nhà, K

- k : Hệ số truyền nhiệt qua sàn hoặc nền, W/m 2 K, tra bảng 4.15 tài liệu [1]

Công trình UOA Tower thuộc trường hợp sàn đặt ngay trên tầng hầm, các khu vực có nhiệt truyền qua sàn:

- Sàn tầng 1, phía dưới là khu vực để xe của tầng hầm B1

Theo bảng 4.15 tài liệu [1], ta chọn loại sàn bê tông dày 300 mm, có lớp vữa ở trên 25 mm, mặt trên của sàn có lát gạch vinyl 3 mm, vào mùa hè, có hệ số truyền nhiệt k=2,15W/m 2 K

Bảng 2 9: Nhiệt truyền qua nền Q 23

Tầng Công năng Diện tích

2.2.5 Nhiệt hiện qua đèn chiếu sáng Q 31

Nhiệt toả ra do chiếu sáng bao gồm hai thành phần: bức xạ và đối lưu Do kết cấu bao che hấp thụ phần nhiệt bức xạ này, nên nhiệt tác động đến tải lạnh sẽ nhỏ hơn trị số tính toán. Nhiệt toả ra do chiếu sáng:

 η t : Hệ số tác dụng tức thời do đèn chiếu sáng của văn phòng, với số giờ hoạt động của đèn là 10h/ngày và g s P0, ta tra bảng 4.8 tài liệu [1] η t =0,9

 η đ : Hệ số tác động đồng thời, chọn η đ =0,9 cho khu vực thương mại và η đ =0,85 cho khu vực văn phòng.

Tham khảo mục 18.5, bảng 2 tài liệu [10] hoặc bảng 2.5 tài liệu [6] ta chọn mật độ tải của đèn:

 Không gian thương mại là: qW/m 2 sàn

 Không gian văn phòng: qW/m 2 sàn

Bảng 2 10: Nhiệt tỏa ra do đèn chiếu sáng Q 31

Tầng Công năng Diện tích q (W/m 2 ) η đ η t Q31 (W) B4,B3 Sảnh thang máy 31,58

2.2.6 Nhiệt tỏa do máy móc thiết bị Q 32

Nhiệt tỏa ra do máy móc như: Máy vi tính, máy Fax, tivi, radio, …trong phòng cần điều hòa Đây là các loại máy không dùng động cơ điện Nhiệt toả ra tính như sau:

Ni: Công suất điện ghi trên dụng cụ, W

Trong trường hợp máy móc và thiết bị dùng động cơ điện như: quạt gió trong hệ thống ống gió, máy in, máy photocopy…thì nhiệt toả ra do máy móc được tính như sau:

- Nếu động cơ điện và máy đều nằm trong phòng điều hoà với công suất định mức N, W và hiệu suất động cơ  lúc đầy tải Nhiệt toả ra:

- Nếu động cơ điện nằm ngoài phòng điều hoà còn máy móc được dẫn động nằm bên trong phòng điều hoà thì nhiệt toả ra trong phòng chính là công suất định mức:

- Nếu động cơ điện nằm bên trong phòng điều hoà còn máy móc được dẫn động nằm bên ngoài phòng điều hoà thì nhiệt toả ra trong phòng:

 : Hiệu suất Tra bảng 4.16 tài liệu [1]

Các biểu thức trên tính cho máy móc hoạt động liên tục, nếu máy móc không hoạt động liên tục, lấy Q32 tính toán như ở trên nhân với thời gian máy móc làm việc sau đó chia cho tổng thời gian điều hòa trong ngày.

Tính toán nhiệt tỏa ra do thiết bị của công trình UOA Tower qW/m 2 sàn

- Lấy giá trị qW/m 2 sàn ở trên, ta tính được tải do thiết bị ở văn phòng và tầng cà phê và thức ăn nhanh

Bảng 2 11: Nhiệt tỏa ra do thiết bị của công trình

Tầng Công năng Diện tích q

2.2.7 Nhiệt hiện và ẩn do người tỏa Q 4

1 Nhiệt hiện do người tỏa Q 4 h

Lượng nhiệt hiện do người tỏa ra:

- n: Số người trong không gian cần điều hòa

- q h : Nhiệt hiện tỏa ra từ một người, W/người, tra theo bảng 4.18 tài liệu [1] Đối với các tòa nhà lớn cần nhân thêm hệ số tác dụng không đồng thời n đ :

 Nhà cao tầng công sở n đ =0,75÷0,9

 Nhà cao tầng khách sạn n đ =0,8÷0,9

 Đối với nhà hàng ăn uống, cộng thêm 10 W/người

2 Nhiệt ẩn do người tỏa Q 4 â

Lượng nhiệt ẩn do người tỏa ra:

 n: Số người trong không gian cần điều hòa

 q â : Nhiệt ẩn tỏa ra từ một người, W/người, tra theo bảng 4.18 tài liệu [1]

UOA Tower là không gian lớn, thuộc dạng nhà cao tầng ta chọn:

 Đối với quán cà phê và đồ ăn ta cộng thêm 10 W/người

 q h pW/người , q â `W/người (Nhiệt độ trong nhà là 24 o C)

 Mật độ người của văn phòng 6 ÷ 20 m 2 /người phụ lục bảng 4.17 tài liệu [1]

Khi đó, nhiệt do người tỏa sẽ được tính như sau:

Bảng 2 12: Nhiệt hiện và nhiệt ẩn do người mang vào.

Tầng Công năng Diện tích

16 Cà phê & đồ ăn nhanh 819,35 2 4096,7 50615,3

2.2.8 Nhiệt hiện và ẩn do gió tươi mang vào Q Nh và Q Na

PHÂN TÍCH LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ

Tổng quan

Hiện nay trên thị trường có rất nhiều chủng loại thiết bị Vì vậy việc lựa chọn hệ thống điều hòa thích hợp cho công trình là hết sức quan trọng, hệ thống được chọn phải đáp ứng được mọi yêu cầu, đòi hỏi của công trình, phải phát huy được các ưu điểm, hạn chế được các khuyết điểm, đảm bảo tối ưu về tính thẩm mỹ, kinh tế, kỹ thuật, hoạt động với độ tin cậy cao, vận hành, bảo dưỡng dễ dàng, tuổi thọ cao.

Các hệ thống lạnh có thể cân nhắc sử dụng trong công trình UOA Tower là hệ thống VRV/VRF, hệ thống Chiller giải nhiệt nước.

Hệ VRV (Variable Refrigerant volume) là hệ thống điều hòa không khí của hãng Daikin, một dàn nóng kết nối với nhiều dàn lạnh (thường gọi là một mẹ nhiều con), các sản phẩm tương sự của các hãng khác thì mang tên gọi VRF (Variable Refrigerant Flow) làm lạnh trực tiếp không khí phòng trong các dàn bay hơi VRV cũng có hai loại giải nhiệt gió và giải nhiệt nước nhưng chủ yếu là loại giải nhiệt gió.

Hệ thống điều hoà kiểu VRV bao gồm các thiết bị chính: Dàn nóng, dàn lạnh, hệ thống đường ống dẫn và phụ kiện.

Trong một hệ thống có thể có nhiều dàn lạnh kiểu dạng và công suất khác nhau, các dàn lạnh hoạt động hoàn toàn độc lập thông qua bộ điều khiển Khi số lượng dàn lạnh trong hệ thống hoạt động giảm thì hệ thống tự động điều chỉnh công suất một cách tương ứng.

VRV A là thế hệ VRV mới nhất của Daikin gồm từng cụm dàn nóng kết nối với tối đa 64 dàn lạnh.

Dàn nóng: Cụm 3 dàn nóng kết nối lại thành từng cụm nhằm đẩy công suất điện trong máy nén lên đến 60 HP, năng suất lạnh tối đa 168 kW ứng với 64 dàn lạnh (model máy RXQ60AM của hãng Daikin)

Hệ thống có 2 loại: 1 chiều (làm lạnh), 2 chiều (làm lạnh và sưởi ấm) Máy nén có biến tần dần được tích hợp vào dòng sản phẩm mới này, nhằm đảm bảo hoạt động tốt cho máy nén khi lượng tải lạnh dao động lớn, liên tục.

Dàn lạnh: Có rất nhiều loại dàn như cassete âm trần, âm trần nối ống gió, treo tường, dàn lạnh đặt đứng, …Dưới đây là một vài hình ảnh minh họa cho hệ thống lạnh VRV.

Hình 3 1 Mô tả hệ thống lạnh VRV IV

Các đặc điểm của hệ thống VRV:

 Môi chất lạnh: Đại đa số hệ thống sử dụng R410a, một số sử dụng R134a

 Đường ống dẫn môi chất lạnh thế hệ VRV IV:

- Chiều dài ống thực tế tối đa: 165m

- Chiều dài ống tương đương tối đa: 190m

- Tổng chiều dài ống tối đa: 1000m

- Chênh lệch độ cao tối đa giữa dàn nóng và dàn lạnh: 90m

- Chênh lệch độ cao tối đa giữa các dàn lạnh: 30m (cao hơn 15m so với VRV III)Các yêu cầu của hệ VRV được thể hiện cơ bản ở hình dưới:

Hình 3 2 Mô tả đặc tính của hệ thống VRV IV

3.1.2 Hệ thống điều hòa trung tâm giải nhiệt nước Water Chiller

Water Chiller là một hệ thống làm lạnh nước nhiệt độ từ 5…7 0 C tại bình bay hơi của chiller Nước lạnh được bơm tạo áp dẫn qua đường ống, đưa đến các dàn trao đổi nhiệt AHU (Air Handling Unit), FCU (Fan Coil Unit), tại đây không khí trước khi được dẫn qua đường ống gió hoặc các miệng gió sẽ được xử lý nhiệt độ và độ ẩm theo yêu cầu của phòng, quá trình trao đổi nhiệt này làm tăng nhiệt độ của nước lạnh lên tới khoảng 10…15 0 C Nước lạnh qua các đường ống, dẫn về lại Chiller, tiếp tục quá trình làm lạnh nước.

Không khí tươi sau khi đi qua AHU, FCU sẽ được đưa vào, làm mát không gian phòng, sau đó sẽ được thải ra ngoài một phần, một phần sẽ được hồi về và hòa trộn với gió tươi nhằm đỡ tiêu tốn năng lượng để xử lý ẩm và nhiệt độ.

Hình 3 3 Sơ đồ đơn giản về nguyên lý làm việc của Water Chiller

Phân loại theo cách giải nhiệt tại thiết bị ngưng tụ: Chiller giải nhiệt bằng nước (water cooling chiller), giải nhiệt bằng không khí (air cooling chiller)

Chiller giải nhiệt bằng nước có ưu điểm là hệ số COP cao, cao hơn Chiller giải nhiệt bằng không khí từ 1…1,5 Tuy nhiên, nhược điểm là Chiller giải nhiệt bằng nước cần phải có hệ thống nước giải nhiệt bao gồm bơm, tháp giải nhiệt và hệ thống đường ống dẫn nước, cần không gian phòng lớn để lắp đặt hệ thống

Hệ thống Water chiller thường gồm các thiết bị chính như sau:

 Ngoài ra còn có các hệ thống như như lọc bụi, thanh trùng, tiệt khuẩn, rửa không khí, hệ thống tiêu âm, giảm âm, các thiết bị như PAU (giảm tải cho FCU/AHU,đảm bảo yêu cầu của không gian điều hòa),…

3.1.3 Phân tích, so sánh và đưa ra lựa chọn phù hợp cho công trình

Bảng 3 1: So sánh 2 phương án water chiller và VRV

Th ứ tự Tiêu chí Water chiller VRV

1 Năng suất lạnh Năng suất lạnh rất lớn,

(>350KW) Năng suất lạnh của một cụm dàn nóng loại VRV-IV tối đa 60HP là 177kW

2 Lĩnh vực áp dụng - Thích hợp cho các tòa nhà như cao ốc văn phòng, chung cư cao tầng với mọi chiều cao và mọi loại kiến trúc, không phá vỡ cảnh quan

- Các công trình cỡ nhỏ, trung bình như các tòa nhà văn phòng, khách sạn, trường học, bệnh viện, cửa hàng, nhà hàng, siêu thị …

4 Thiết bị ngưng tụ Giải nhiệt nước nên khả năng giải nhiệt lớn Giải nhiệt gió/ nước

5 Thiết bị bay hơi - Bình bay hơi làm lạnh nước - Dàn bay hơi làm lạnh không khí trực tiếp

6 Hệ thống phụ trợ - Tháp giải nhiệt và bơm nước giải nhiệt

- Hệ thống đường ống, phụ kiện

- Cần có phòng máy để đặt Chiller và bơm nước các loại, phòng đặt AHU

- Không cần phòng máy vì dàn nóng có thể đặt tại ban công (nếu ban công đủ rộng) hoặc trên tầng thượng

8 Vận hành - Cần có một đội công nhân vận hành, sửa chữa, bảo dưỡng thường xuyên với trình độ cao vì phải kết hợp giữa Chiller với hệ thống tháp giải nhiệt, bơm nước lạnh, vận hành lò hơi

- Không cần công nhân vận hành vì hệ thống có thể làm việc hoàn toàn tự động (điều khiển từ xa đối với VRV)

9 Tự động hóa - Khó tự động hóa, khi hệ thống phức tạp gồm 2 tuần hoàn, tuần hoàn nước tại bơm giải nhiệt bình ngưng và tại bơm nước lạnh bình bay hơi

- Tốt, vì chỉ có một hệ tuần hoàn môi chất lạnh

10 Khả năng tính tiền điện

- Thấp, thường không thể tính tiền điện riêng biệt cho các hộ

- Cao, có thể tính tiền điện riêng biệt theo sự hoạt động riêng biệt riêng lẻ mà chỉ có thể tính khoán theo m 2 sử dụng của dàn lạnh

11 Tuổi thọ - Cao do được lắp đặt trong các phòng máy, tránh được tác động xấu của thời tiết

- Thấp do phải tiếp xúc với thời tiết bên ngoài

12 Độ phức tạp của công tác vận hành, bảo dưỡng, sửa chữa

Cao, do có nhiều hệ thống: lạnh, nước, lò hơi, hóa chất thiết bị tẩy rửa bình ngưng và tháp giải nhiệt, xử lý nước Đơn giản, chỉ cần vệ sinh dàn nóng, dàn lạnh

13 Độ ồn Tiếng ồn lớn do máy nén lớn, bơm nước và tháp giải nhiệt lớn, tuy nhiên có thể khắc phục được

Thấp do máy nén công suất nhỏ, quạt công suất nhỏ

14 Ảnh hưởng do giải nhiệt dàn nóng

Nếu dùng tháp giải nhiệt có thể gây rêu mốc, ẩm ướt cho không gian đặt tháp

15 Tiêu tốn điện năng để chạy Cao Thấp hơn (Theo các thống kê thực tế, thấp hơn khoảng 30%)

16 Vốn đầu tư ban đầu Tương đương Tương đương

(Có thể cao hơn một khoảng nhỏ)

Sau khi cân nhắc các phương án ta chọn phương án sau cho tòa nhà UOA Tower 23 tầng:

- Dùng Water Chiller cho toàn bộ công trình, lúc này về mặt lí thuyết thì có thể thực hiện được Chi phí đầu tư chấp nhận được Với nhu cầu làm việc cho không gian văn phòng và năng suất lạnh lớn Tuy tiếng ồn do các thiết bị khá lớn nhưng có các biện pháp có thể khắc phục được.

Phân tích, lựa chọn chu trình nhiệt cho Chiller

Có hai loại chu trình thường được dùng là chu trình đơn giản và chu trình có quá lạnh quá nhiệt.

 Chu trình đơn giản được sử dụng rộng rãi, phù hợp với nhiều loại máy nén, ít tốn công nén, nhiệt độ đầu ra máy nén không cao nên không ảnh hưởng đến dầu bôi trơn Điểm yếu của chu trình này là năng suất lạnh sẽ thấp hơn chu trình có quá lạnh, đầu vào máy nén thực tế không phải hơi bão hòa khô nên vẫn có một lượng ẩm nhỏ bị hút vào gây va đập làm hư máy nén

Hình 3 4 Đồ thị t-s và log p-i của chu trình lạnh một cấp đơn giản

Chu trình lạnh có quá lạnh, quá nhiệt sẽ có năng suất lạnh cao hơn so với năng suất lạnh của chu trình đơn giản, loại bỏ triệt để hiện tượng va đập thủy lực do ngập lỏng của chu trình đơn giản Tuy nhiên chu trình này cũng có nhược điểm là có thể gây hiện tượng cháy dầu bôi trơn do nhiệt độ đầu đẩy của máy nén cao, ảnh hưởng đến tuổi thọ máy nén, tốn công nén (tốn chi phí).

Hình 3 5 Đồ thị t-s và log p-i của chu trình lạnh một cấp có quá lạnh và quá nhiệt

Dựa vào những ưu và nhược điểm của hai kiểu chu trình trên, ta chọn chu trình lạnh đơn giản cho hệ thống.

3.3 Nguyên lý và tính toán chu trình nhiệt

Hình 3 6 Chu trình lạnh 1 cấp Độ quá nhiệt, quá lạnh đều bằng 0

 Quá trình 1-2: Là quá trình nén đoạn nhiệt diễn ra trong máy nén, môi chất lạnh từ trạng thái hơi bão hòa khô, áp suất P0 chuyển thành trạng thái hơi quá nhiệt Pk

 Quá trình 2-3: Trong bình ngưng diễn ra quá trình ngưng hơi đẳng áp, môi chất lạnh từ trạng thái hơi quá nhiệt thành trạng thái lỏng sôi

 Quá trình 3-4: Trong van tiết lưu diễn ra quá trình đẳng enthalpy, môi chất lạnh từ trạng thái lỏng sôi chuyển thành trạng thái hơi bão hòa ẩm, áp suất và nhiệt độ đều giảm

 Quá trình 4-1: Diễn ra trong bình bay hơi, tại đây xảy ra sự bay hơi đẳng áp và nhiệt độ không đổi, môi chất lạnh từ trạng thái bão hòa ẩm thành hơi bão hòa khô

3.4 Chọn và tính toán các thông số thiết kế cho Chiller

- Khi chọn nhiệt độ bay hơi (sôi) t0 của môi chất lạnh trong chiller thì phải chọn lớn hơn 0 0 C, nhằm chắc chắn rằng nước không thể được làm lạnh tới nhiệt độ này, lúc đó đường ống nước sẽ bị nứt vỡ do nước đóng băng

- Nhiệt độ sôi t0có ảnh hưởng lớn đến công suất máy nén, năng suất lạnh Cụ thể là khi giảm t0, COP sẽ giảm (công nén tăng và năng suất lạnh giảm)

- Nên tăng nhiệt độ bay hơi của môi chất lạnh trong phạm vi cho phép sẽ có lợi cho chu trình, nhưng cũng không được chọn quá cao vì phải đầu tư máy móc lớn hơn

Hình 3 7 Giảm nhiệt độ bay hơi t 0

Chọn nhiệt độ bay hơi của chu trình là t0=3 o C

Hình 3 8 Tăng nhiệt độ ngưng tụ t k

- Nhiệt độ tk cũng ảnh hưởng lớn đến công suất máy nén Khi tăng tk thì COP sẽ giảm (công nén tăng đồng thời năng suất lạnh giảm) Ảnh hưởng xấu đến chu trình

- Nhiệt độ không khí ngoài trời t N = 34,6 0 C

- Nhiệt độ nhiệt kết ướt t uN = 30,4 0 C

- Nhiệt độ của nước ra khỏi tháp giải nhiệt là nhiệt độ nước vào bình ngưng, thường lấy cao hơn nhiệt độ nhiệt kế ướt 1-3 0 C Chọn ∆ t=2,6 t1 = 30,4 + 2,6 = 33 0 C

- Nhiệt độ nước ra khỏi bình ngưng cũng chính là nhiệt độ nước vào tháp giải nhiệt, thường sẽ cao hơn nhiệt độ vào bình ngưng khoảng 5 0 C, Chọn ∆ t=5 t2 = 33 + 5 38 0 C

- Nhiệt độ ngưng tụ tk sẽ chọn cao hơn nhiệt độ nước ra khỏi bình ngưng 3-5 0 C, Chọn ∆ t =2 t1 = 38 + 2 = 40 0 C

3.4.3 Thông số trạng thái của môi chất lạnh

 Nhiệt độ ngưng tụ tk@ 0 C

 Độ quá lạnh quá nhiệt đều bằng 0

 Các thông số còn lại của chu trình (tính bằng EES):

Hình 3 9 Kết quả thu được từ EES

Bảng 3 2: Các thông số trạng thái của môi chất lạnh Điểm t p h (i) s

0C bar kJ/kg kJ/kgK

Công nén đơn vị: w = h2-h1 = 423,1 – 399,2 = 23,86 (kJ/kg)

Năng suất lạnh đơn vị: q = h-h = 399,2 – 245,8 = 153,4 (kJ/kg)

Năng suất giải nhiệt đơn vị: qk = h2-h3 = 423,1 – 245,8 = 177,3 (kJ/kg)

Hệ số COP này khá cao Áp suất ngưng tụ 1,487 bar là không quá cao, tỉ số nén pk/p0=4,2, con số này ở mức bình thường, rất tốt cho máy nén.

3.5 Chọn thiết bị cho công trình

Như đã phân tích ở các mục trên, ta sẽ dùng hệ thống Chiller giải nhiệt nước cho cả công trình

Hệ thống Chiller sẽ bao gồm các thiết bị chính:

 Bơm (sẽ được chọn ở chương 4 mục 4.2)

Chọn cụm máy Chiller sẽ bao gồm các yếu tố như: Công suất Chiller, số lượng, loại Chiller (Chiller dùng máy nén loại nào, dùng phương pháp giải nhiệt nào, Chiller có biến tần hay không).

Theo Ashrae, thời gian hoạt động đầy tải trong năm của công trình thường chỉ rơi vào khoảng 1%, 42% thời gian hoạt động 75% tải và 45% thời gian chạy 50% tải còn lại 12% chạy 25% tải.

Như vậy, 87% thời gian vận hành, tải sẽ nằm trong khoảng 50-75% tải đỉnh, ta sẽ chọn Chiller sao cho từ 50-75% tải đỉnh thì COP của Chiller nằm trong khoảng cao nhất.

Trong một số nghiên cứu, hệ thống Chiller hoạt động ở mức đầy tải sẽ có COP thấp hơn so với khi nó hoạt động ở mức ít tải, do đó, khi chọn Chiller, cân nhắc chọn Chiller sao cho COP không ở ngưỡng quá thấp, tránh lãng phí năng lượng.

Hình 3 10 Độ hiệu quả của Chiller thay đổi theo phần trăm tải

Trong công trình UOA Tower:

Tổng tải của cả tòa nhà: Q = 3838,1 kW ≈ 1092 RT

Mức tải Q ở trên là mức tải đỉnh (ứng với các điều kiện như bức xạ, số người, thiết bị, đèn, đều đạt mức tối đa), đây là mức tải mà công trình sẽ không thường xuyên yêu cầu

Chọn và tính toán các thông số thiết kế cho Chiller

- Khi chọn nhiệt độ bay hơi (sôi) t0 của môi chất lạnh trong chiller thì phải chọn lớn hơn 0 0 C, nhằm chắc chắn rằng nước không thể được làm lạnh tới nhiệt độ này, lúc đó đường ống nước sẽ bị nứt vỡ do nước đóng băng

- Nhiệt độ sôi t0có ảnh hưởng lớn đến công suất máy nén, năng suất lạnh Cụ thể là khi giảm t0, COP sẽ giảm (công nén tăng và năng suất lạnh giảm)

- Nên tăng nhiệt độ bay hơi của môi chất lạnh trong phạm vi cho phép sẽ có lợi cho chu trình, nhưng cũng không được chọn quá cao vì phải đầu tư máy móc lớn hơn

Hình 3 7 Giảm nhiệt độ bay hơi t 0

Chọn nhiệt độ bay hơi của chu trình là t0=3 o C

Hình 3 8 Tăng nhiệt độ ngưng tụ t k

- Nhiệt độ tk cũng ảnh hưởng lớn đến công suất máy nén Khi tăng tk thì COP sẽ giảm (công nén tăng đồng thời năng suất lạnh giảm) Ảnh hưởng xấu đến chu trình

- Nhiệt độ không khí ngoài trời t N = 34,6 0 C

- Nhiệt độ nhiệt kết ướt t uN = 30,4 0 C

- Nhiệt độ của nước ra khỏi tháp giải nhiệt là nhiệt độ nước vào bình ngưng, thường lấy cao hơn nhiệt độ nhiệt kế ướt 1-3 0 C Chọn ∆ t=2,6 t1 = 30,4 + 2,6 = 33 0 C

- Nhiệt độ nước ra khỏi bình ngưng cũng chính là nhiệt độ nước vào tháp giải nhiệt, thường sẽ cao hơn nhiệt độ vào bình ngưng khoảng 5 0 C, Chọn ∆ t=5 t2 = 33 + 5 38 0 C

- Nhiệt độ ngưng tụ tk sẽ chọn cao hơn nhiệt độ nước ra khỏi bình ngưng 3-5 0 C, Chọn ∆ t =2 t1 = 38 + 2 = 40 0 C

3.4.3 Thông số trạng thái của môi chất lạnh

 Nhiệt độ ngưng tụ tk@ 0 C

 Độ quá lạnh quá nhiệt đều bằng 0

 Các thông số còn lại của chu trình (tính bằng EES):

Hình 3 9 Kết quả thu được từ EES

Bảng 3 2: Các thông số trạng thái của môi chất lạnh Điểm t p h (i) s

0C bar kJ/kg kJ/kgK

Công nén đơn vị: w = h2-h1 = 423,1 – 399,2 = 23,86 (kJ/kg)

Năng suất lạnh đơn vị: q = h-h = 399,2 – 245,8 = 153,4 (kJ/kg)

Năng suất giải nhiệt đơn vị: qk = h2-h3 = 423,1 – 245,8 = 177,3 (kJ/kg)

Hệ số COP này khá cao Áp suất ngưng tụ 1,487 bar là không quá cao, tỉ số nén pk/p0=4,2,con số này ở mức bình thường, rất tốt cho máy nén.

Chọn thiết bị cho công trình

Như đã phân tích ở các mục trên, ta sẽ dùng hệ thống Chiller giải nhiệt nước cho cả công trình

Hệ thống Chiller sẽ bao gồm các thiết bị chính:

 Bơm (sẽ được chọn ở chương 4 mục 4.2)

Chọn cụm máy Chiller sẽ bao gồm các yếu tố như: Công suất Chiller, số lượng, loại Chiller (Chiller dùng máy nén loại nào, dùng phương pháp giải nhiệt nào, Chiller có biến tần hay không).

Theo Ashrae, thời gian hoạt động đầy tải trong năm của công trình thường chỉ rơi vào khoảng 1%, 42% thời gian hoạt động 75% tải và 45% thời gian chạy 50% tải còn lại 12% chạy 25% tải.

Như vậy, 87% thời gian vận hành, tải sẽ nằm trong khoảng 50-75% tải đỉnh, ta sẽ chọn Chiller sao cho từ 50-75% tải đỉnh thì COP của Chiller nằm trong khoảng cao nhất.

Trong một số nghiên cứu, hệ thống Chiller hoạt động ở mức đầy tải sẽ có COP thấp hơn so với khi nó hoạt động ở mức ít tải, do đó, khi chọn Chiller, cân nhắc chọn Chiller sao cho COP không ở ngưỡng quá thấp, tránh lãng phí năng lượng.

Hình 3 10 Độ hiệu quả của Chiller thay đổi theo phần trăm tải

Trong công trình UOA Tower:

Tổng tải của cả tòa nhà: Q = 3838,1 kW ≈ 1092 RT

Mức tải Q ở trên là mức tải đỉnh (ứng với các điều kiện như bức xạ, số người, thiết bị, đèn, đều đạt mức tối đa), đây là mức tải mà công trình sẽ không thường xuyên yêu cầu

Tải lên tới Q= 1092 RT chỉ ở 1% thời gian vận hành, lúc này COP của hệ thống là thấp nhất, nhưng với thời gian xảy ra chỉ là 1% sẽ không ảnh hướng nhiều đến quá trình vận hành, khi đó, nếu ta chọn Chiller có tổng công suất 1092 RT sẽ đáp ứng được mọi yêu cầu tải của công trình, đồng thời đó, khi công trình hoạt động ở mức bình thường (50-80% tải) thì COP ở mức cao

Dựa vào tất cả yếu tố đã nêu trên, chọn Chiller có tổng công suất là Q = 3838,1.80%

3.5.1b Chủng loại và số lượng Chiller

Số lượng và loại Chiller được sử dụng sẽ dựa vào tài liệu [13]

Tài liệu [13] khuyến cáo về Chiller như sau:

 Tải lạnh bé hơn hoặc bằng 1055 kW (300RT): Chọn 1 Chiller

 Tải lạnh nằm trong khoảng 1055 kW đến 2110 kW (300RT-600RT): Chọn 2 Chiller, 2 Chiller đó có công suất như nhau

 Tải lạnh vượt quá 2110 kW (600RT): Chọn ít nhất 2 Chiller, không có Chiller nào vượt quá 800RT

 Tải lạnh bé hơn hoặc bằng 100RT: Chọn Chiller dùng máy nén Piston

 Tải lạnh hơn hơn 100RT và bé hơn 300RT: Chọn Chiller dùng máy nén trục vít

 Tải lạnh hơn 300RT: Chọn Chiller dùng máy nén li tâm

Dựa vào tất cả các khuyến cáo của tài liệu [13], chọn 3 Chiller ly tâm cho công trình UOA Tower.

 Với tải lạnh của công trình Q= 874 RT, ta chọn 3 Chiller ly tâm với mỗi Chiller có công suất 437 RT (2 Chiller làm việc và 1 Chiller dự phòng)

 Nhiệt độ nước vào và ra bình bay hơi là 7 0 C và 12 0 C.

 Chiller được chọn là Chiller biến tần.

Tham khảo Chiller model CVHG0480 của hãng Trane với các thông số

Hình 3 12 Catalogue Chiller hãng Trane

Bảng 3 3: Bảng tóm tắt thông số kỹ thuật của Chiller trên

Công suất lạnh (môi chất lạnh R-514A) 1700 kW

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

Nhiệt độ nước giải nhiệt (ra-vào) 31 o C-35,6 o C

Tổn thất áp suất trong bình bay hơi 61,3 kPa

Tổn thất áp suất trong bình bay ngưng 83,1 kPa

Lưu lượng nước qua bình ngưng 93,4 l/s

Thông số đầu vào sẽ lấy ở các mục 3.4.2 và 3.4.3

 Tổng năng suất lạnh của Chiller Q0 = 872 (RT) = 3070 (kW)

 Năng suất lạnh đơn vị q0 = 153,4 (kJ/kg)

 Công nén đơn vị w = 23,86 (kJ/kg)

 Năng suất giải nhiệt đơn vị qk = 177,3 (kJ/kg)

 Nhiệt độ nước vào và ra khỏi tháp lần lượt là tw1 = 33 0 C và tw2 = 38 0 C, nhiệt độ trung bình của nước là tw = 35,5 0 C

 Nhiệt độ nhiệt kế ướt tư = 30,4 0 C

 Khối lượng riêng của nước: 𝜌w = 993,95 kg/m 3

 Trạng thái không khí trước khi đi vào tháp:

- Độ ẩm tương đối φ tb =¿ 74 %

- Nhiệt độ nhiệt kế ướt t uN = 30,4 0 C

- Nhiệt độ động sương t dsN = 29,3 0 C

- Độ chứa hơi d N =¿ 26,2 g/kg không khí khô

Từ các thông số trên, suy ra:

Lưu lượng khối lượng môi chất lạnh:

Năng suất nhả nhiệt của bình ngưng:

Suy ra năng suất giải nhiệt của mỗi tháp là Qok = 1781,8 kW

Lưu lượng khối lượng nước đi qua bình ngưng:

Suy ra lưu lượng nước đi vô mỗi tháp giải nhiệt là G w 2,2kg/s

Lưu lượng thể tích của nước đi qua bình ngưng:

Hiệu entanpi của không khí vào và ra khỏi tháp: Δ i =i 2 −i 1

Enthapy của không khí đi ra khỏi tháp: i 2 =i 1 +Δi1,9+20,92,8kJ/kg

Enthanpy của không khí bão hòa có nhiệt độ bằng tw: iw ’’6,2 kJ/kg

Nhiệt độ không khí đi ra khỏi tháp được tính theo công thức 8,14 tài liệu [3] t 2=t 1+(t¿ ¿w−t 1).(i 2−i 1)/(i ' ' w −i 1)¿ t 2 4,6+(35,5−34,6).122,8−101,9

Enthanpy của điểm 2 được tính bằng công thức i 2 =1,024.t 2 +2500,77.d 2 2,8kJ/kg

Hình 3 13 Cân bằng chất trong tháp giải nhiệt

G w 2 : lưu lượng nước ra khỏi tháp giải nhiệt (kg/s)

G w : lưu lượng đi vào hệ thống lạnh (kg/s)

G w 1 : lưu lượng sau khi được làm lạnh và đi vô bình chứa (kg/s)

G ' : lưu lượng nước tổn thất do bốc hơi (kg/s)

G ' ' : lưu lượng nước tổn thất do gió mang đi (kg/s)

G xả : lưu lượng nước xả để đảm bảo chất lượng nước cần thiết cho hệ thống (kg/s)

G bs : lượng nước bổ sung (kg/s)

- Phương trình cân bằng chất trong hệ thống làm lạnh nước giải nhiệt:

Lượng không khí đi qua tháp sẽ được tính bằng công thức 8.12 tài liệu [3]

Khối lượng nước bốc hơi:

Lượng nước đi ra khỏi tháp được tính bằng công thức.

Tổn thất nước do gió mang đi G ' ' tra theo tài liệu [3]

Lượng nước bổ sung bằng:

 Ta chọn 3 tháp giải nhiệt 2 tháp chạy chính và một tháp dự phòng, năng suất giải nhiệt mỗi tháp là 1781,8 kW, thông số tháp được tóm tắt như sau:

 Nhiệt độ nước vào và ra lần lượt là 33 0 C và 38 0 C

 Nhiệt độ không khí vào và ra lần lượt là 34,6 0 C và 35,4 0 C

 Lưu lượng nước ra khỏi tháp:

 Lưu lượng bổ sung: G bs =4,33kg/s

 Lưu lượng xả: G xả =3,3kg/s

Với công suất lạnh cần đáp ứng là 1013 RT ≈ 3563 kW, ta có thể tham khảo catalogue tháp giải nhiệt của hãng Ocean như hình dưới.

Hình 3 14 Tháp giải nhiệt hãng Ocean

Ta chọn 3 tháp giải nhiệt (2 tháp làm việc và 1 tháp dự phòng)

Tổng hợp lại các thành phần tải của UOA Tower ở bảng 2.15

Bảng 3 4: Tổng tải các tầng

Tầng Công năng Tải (kW)

Với công suất không quá lớn của các tầng, chất lượng không khí cũng không cần cao, và diện tích mặt bằng không nhiều, do đó ta sẽ dùng FCU thay cho AHU để có sự thống nhất máy móc của tòa nhà Ưu điểm của FCU so với AHU

- Dễ dàng dùng cho các không gian riêng biệt, tránh trường hợp lãng phí điện năng

- Chiếm ít không gian lắp đặt hơn

Nhược điểm FCU so với AHU

- Tốn thêm chi phí lắp đặt hệ thống gió tươi cho FCU

- Khó bảo trì hơn AHU

Tham khảo catalogue FCU hãng Trane:

- Nhiệt độ gió vào FCU: 24 o C – 28 o C

- FCU Model HFCA phù hợp với công suất lạnh từ 3,5 – 10,5 kW

- FCU Model HFCD phù hợp với công suất lạnh từ 12,3 – 17,5 kW

- FCU Model BDHA phù hợp với công suất lạnh từ 22 – 70,3 kW

Hình 3 15 Catalogue FCU Model HFCA của hãng Trane

Hình 3 16 Catalogue FCU Model HFCD của hãng Trane

Hình 3 17 Catalogue FCU Model BDHA của hãng Trane

Từ tất cả các dữ liệu trên, ta chọn FCU cho công trình theo bảng dưới:

Lưu lượng gió vào FCU (l/ s)

Phòng làm việc 1,2 1 HFCA04C001AA 3,1 216

Phòng quản lý 2,6 1 HFCA08C001AA 5,7 344

Sảnh thang máy 3,1 1 HFCA04C001AA 3,2 140

B1 Sảnh thang máy 1,9 1 HFCA04C001AA 2,0 91

3.5.4 Chọn sơ đồ tuần hoàn không khí và tính toán thông số trạng thái FCU

Sơ đồ tuần hoàn không khí thường sẽ có 3 loại:

 Sơ đồ 1 cấp có ưu điểm là đơn giản, dễ sử dụng và chi phí đầu tư thấp, phù hợp cho các không gian vừa và nhỏ

Trong sơ đồ này ta sử dụng lại một phần không khí đã được điều hòa (không khí hồi) hòa trộn với không khí tươi lấy từ ngoài trời vào Theo nhu cầu của phụ tải mà chúng ta lựa chọn tỷ lệ hòa trộn hợp lý để được chất lượng gió cấp tốt nhất, quạt sẽ hút không khí đã được hòa trộn thổi qua dàn coil lạnh để làm lạnh không khí và cấp vào không gian cần điều hòa

 Sơ đồ 2 cấp được sử dụng khi nhiệt độ không khí ra khỏi dàn lạnh quá thấp, không phù hợp với yêu cầu vệ sinh thì người ta dùng sơ đồ 2 cấp

 Sơ đồ thẳng được sử dụng trong các không gian đặc biệt như phân xưởng, nhà máy sản xuất hóa chất, trong sơ đồ này sẽ không có sự tuần hoàn của gió lạnh mà thải trực tiếp ra ngoài

Dựa vào tất cả các phân tích trên, ta chọn sơ đồ tuần hoàn 1 cấp

Tính các thông số của không khí vào/ra FCU (tính điển hình cho phòng họp tầng 1). Tổng hợp từ bảng 2.15 ta được:

 Tải lạnh yêu cầu: Q = 31,8 (kW)

- Qâ = 8,4 (kW) trong đó, nhiệt ẩn của phòng RLH = 4,2 (kW), nhiệt ẩn do gió tươi mang vào Qâgt = 4,2 (kW)

- Qh = 23,4 (kW) trong đó, nhiệt hiện của phòng RSH = 22,1 (kW), nhiệt hiện gió tươi mang vào Qhgt = 1,3 (kW).

 Lưu lượng gió tươi cấp vào phòng: 100 l/s

 Chọn hệ số đi vòng BF = 0,08

Hệ số nhiệt hiện của không gian cần điều hòa:

Hệ số nhiệt hiện hiệu dụng:

RSH+BF Q hgt +RLH+BF Q âgt =0,83

Hệ số nhiệt hiện tổng GSHF:

Hình 3 18 Sơ đồ nguyên lý tuần hoàn không khí 1 cấp

Hình 3 19 Biểu diễn các điểm trên đồ thị t-d

Gọi 2 và 3 lần lượt là điểm trạng thái của không khí trước và sau coil

Gọi 3 là điểm trạng thái không khí trong nhà, khi đó điểm 3 sẽ có các thông số:

- Nhiệt độ không khí trong nhà t 3= 24 o C

Gọi 4 là điểm trạng thái không khí ngoài trời, khi đó điểm 4 sẽ có các thông số:

- Lưu lượng điểm 4 bằng lưu lượng gió tươi, G40 l/s

Gọi 1 là điểm hòa trộn giữa 3 và 4

Gọi 6 là điểm đọng sương của thiết bị, bảng 4.24 [1], suy ta t6 = 15 o C, φ 6= 100%

Gọi điểm A là điểm cơ sở ( t A =¿24 o C và φ A =¿ 50%)

Lưu lượng gió đi qua dàn lạnh:

Suy ra lưu lượng điểm 2 và 3: G 2=G 1 "30l/s

Xác định lại năng suất lạnh yêu cầu của FCU bằng 2 cách

 Phương pháp tính toán: Điểm 1 là trạng thái không khí hòa trộn giữa điểm 3 và điểm 4, với các thông số đã biết:

G 1 "30l/s; G 40l/s, suy ra lưu lượng gió hồi

Giá trị enthalpy của điểm 1 khi đó sẽ bằng: i 1 !30.i 3 +100.i 4

2230 W,1kJ/kgkkk Điểm 2 là điểm hòa trộn giữa trạng thái không khí 6 và 1 i 2 "30.BF i 1 +2230.(1−BF) i 6

Năng suất lạnh yêu cầu bằng:

Dùng đồ thị t-d để xác định điểm 1 và 2

Từ điểm cơ sở A ( t A =¿24 o C và φ A =¿ 50%), vẽ các đường GSHF, ESHF, RSHF

Từ điểm 3 ( t A =¿24 o C và φ A =¿ 65%), vẽ đường thẳng song song với đường ESHF ở trên, cắt đường φ 6=¿ 100% ở điểm 6, đó là điểm đọng sương thiết bị

Từ điểm 6, vẽ đường thẳng song song với đường GSHF, cắt đường nối điểm 3 và 4 ở điểm 1, đây là điểm hòa trộn giữa không khí hồi trong phòng (điểm 3) và gió tươi ngoài trời (điểm 4)

Từ điểm 3, vẽ đường thẳng song song với đường RSHF, cắt đường thẳng nối đoạn 1-6 tại điểm số 2 (đây là điểm trạng thái không khí sau khi ra khỏi coil)

Hình 3 20 Các điểm trạng thái sau khi tính toán trên đồ thị t-d.

Từ đồ thị, ta được: i 1 W,5kJ/kgkkk; t1 = 24,4 o C i 2 DkJ/kgkkk

Năng suất lạnh yêu cầu:

Sau khi xác định lại năng suất lạnh bằng 2 cách thì ta được Q bằng 36,9 kW và 36,2 kW

So với tải lạnh yêu cầu Q bằng 38,1 kW thì các giá trị tính được ở trên có sai số chút ít nhưng không đáng kể Nguyên nhân dẫn đến sai số này là do làm tròn số khi tính toán và quá trình lấy số liệu từ đồ thị chưa chính xác hoàn toàn

Việc tính toán các thông số trạng thái của không khí trước và sau dàn lạnh cũng như lưu lượng gió đi qua dàn lạnh của các FCU chỉ mang mục đích nghiên cứu và học hỏi, trong thực tế FCU là các dàn lạnh được các hãng sản xuất hàng loạt nên rất khó để can thiệp vào các thông số trạng thái và lưu lượng (chỉ có thể chọn máy đáp ứng được tải lạnh yêu cầu)

Mặt khác, nếu công trình có đòi hỏi cao về chất lượng không khí và dùng AHU/PAU hoặc thiết bị thu hồi nhiệt thì mục này phải được tính kỹ hơn, vì các thiết bị nói trên được sản xuất dựa theo nhu cầu người sử dụng, các thông số như nhiệt độ gió vào và ra khỏi coil, lưu lượng gió qua thiết bị, phải được đảm bảo nghiêm ngặt.

Tính tương tự cho tầng 3 ta được bảng nhiệt độ lưu lượng gió vào FCU:

Lưu lượng gió vào FCU = lưu lượng gió tươi + lưu lượng gió hồi

- Lưu lượng gió tươi lấy từ bảng 2.13

- Lưu lượng gió vào FCU lấy từ bảng 3.5 vừa tính ở trên

- Từ đó tính được lưu lượng gió hồi

Bảng 3 6: Nhiệt độ gió vào FCU của tầng 3

TÍNH TOÁN HỆ NƯỚC CHILLER CHO CÔNG TRÌNH

Giới thiệu, phân tích, chọn mạch nước và một số vấn đề liên quan

Trong công trình UOA Tower, nước được chọn làm chất tải lạnh trung gian, là nhân tố làm lạnh không khí ở các khu vực của công trình, do đó, hệ thống ống nước đóng vai trò rất quan trọng.

Trong một hệ Water Chiller sẽ bao gồm:

 Đường ống nước giải nhiệt và bơm nước đi lên tháp giải nhiệt

 Đường ống nước lạnh và bơm nước để làm lạnh hệ thống điều không khí thông qua các FCU/AHU

 Ngoài ra còn có các đường ống như nước xả, nước bổ sung,… của tháp giải nhiệt

 Đường ống đi vào bình giãn nở,…

 Nói thêm về bình giãn nở, đây là một thiết bị đóng vai trò quan trọng, mục đích của bình giãn nở là tạo ra một thể tích nước và hơi dự trữ nhằm điều hòa sự thay đổi về thể tích (khi nhiệt độ nước biến đổi) của lượng nước tuần hoàn trong hệ thống, ngoài ra bình giãn nở còn có nhiệm vụ bổ sung nước cho hệ thống trong trường hợp bị rò rỉ và là vị trí ta có thể biết được áp suất nước dễ dàng nhất

Trong một đường ống dẫn nước gồm có các phần cơ bản sau:

 Ống dẫn nước (ống chính, ống nhánh, ống nước đọng, ống nước bổ sung…)

 Bơm nước, y lọc, các loại co, cút, van (Van cầu, van cổng, van bi, van bướm, van DPCV, van PICV), cảm biến áp suất, đồng hồ đo nhiệt độ, áp kế,…

Mục đích của việc tính toán đường ống dẫn nước là xác định kích thước hợp lý của đường ống, xác định tổng tổn thất trở lực để chọn bơm sao cho hợp lí Để làm được điều đó chúng ta phải biết trước lưu lượng nước tuần hoàn Lưu lượng đó được xác định từ các phương trình trao đổi nhiệt.

4.1.2 Phân tích và chọn mạch nước làm lạnh Chiller

Hiện nay, trên thực tế ở các nước có nền kinh tế phát triển thì rất nhiều mạch nước được sử dụng cho hệ Chiller, tuy nhiên, ngay tại Việt Nam thì chỉ có 4 mạch nước

Hình 4 1 Sơ đồ mạch số 1

Trong dạng mạch này, thiết bị chính là Chiller và bơm với lưu lượng không đổi, ngoài ra van 3 ngã đóng vai trò rất quan trọng đó là hồi nước về Chiller trong trường hợp FCU không hoạt động

Van 3 ngã là dạng van có 3 đường thông nhau, hoạt động dựa trên trạng thái của nút chặn,khi FCU không hoạt động, nút chặn thay đổi vị trí khiến nước hồi về Chiller.

Hình 4 2 Van 3 ngã Ưu điểm của mạch trên:

- Chi phí đầu tư ban đầu rẻ, lắp đặt đơn giản, ít thiết bị.

- Phù hợp cho một số công trình có tải ít thay đổi hoặc nhỏ.

- Chiller và bơm luôn hoạt động ở một mức cố định gây lãng phí năng lượng

- Khi giảm tải lớn (nhiều FCU/AHU không hoạt động) thì chênh lệch nhiệt độ nước vào và ra khỏi Chiller sẽ ít đi, Chiller với cơ chế tự ngắt sẽ ngừng hoạt động ViệcON-OFF nhiều lần sẽ gây lãng phí năng lượng, ảnh hưởng tiêu cực tới tuổi thọChiller.

Mạch nước dạng số 2 này giống với mạch 1 ở chỗ là vẫn sử dụng bơm và Chiller lưu lượng không đổi, tuy nhiên mạch nước dạng số 2 này không sử dụng van 3 ngã mà sử dụng van 2 ngã và đường bypass

Van 2 ngã để đóng ngắt thiết bị, đường bypass đóng vai trò hồi lượng nước về Chiller trong trường hợp giảm tải (đảm bảo lưu lượng nước về Chiller là cố định) Ưu điểm:

- Thiết bị vật tư không nhiều, rất dễ thi công, lắp đặt, giá tiền cho van 2 ngã cũng có phần rẻ hơn so với van 3 ngã.

- Thích hợp cho các công trình có mật độ tải cố định và ít thay đổi.

- Đây là dạng mạch được sử dụng cực kì phổ biến ở nước ta.

- Giống như mạch số 1, vấn đề tiết kiệm năng lượng chưa được cao khi sử dụng mạch nước dạng này

Dạng mạch số 3 này, nước sẽ được chia làm 2 vòng sơ cấp và thứ cấp, vòng sơ cấp đóng vai trò đảm bảo lưu lượng nước đi qua Chiller không đổi còn vòng thứ cấp sử dụng bơm biến tần để cung cấp nước đến các FCU/AHU theo tải yêu cầu. Đường bypass đóng vai trò rất quan trọng, đây là nơi mà nước lạnh lưu thông cả 2 chiều, khi chạy dư tải thì nước đi ra FCU sẽ bị hút ngược lại bơm thứ cấp, hòa trộn với nước cấp từ Chiller và đi tới FCU Tương tự, khi chạy thiếu tải thì đường Bypass đóng vai trò là đường hồi nước về các Chiller Ưu điểm:

- Mạch thứ cấp được sử dụng bơm biến tần để phân phối nước tới các FCU/AHU nên các bơm ở Chiller sẽ ít tốn điện hơn

- Việc ON-OFF Chiller vẫn chưa được giải quyết triệt để, mặc dù vấn đề năng lượng đã được khắc phục 1 phần nhưng lại phát sinh thêm 1 hệ bơm mới, thêm đường ống, van, co cút,

- Phức tạp về vấn đề vận hành.

Mạch nước dạng này có các thành phần hơi khác với 3 hệ trên, mạch nước dạng này gọi tắt là VPF

Hệ VPF có sơ đồ ống như hệ số 2 nhưng thay vì sử dụng bơm và Chiller lưu lượng không đổi thì hệ VPF sử dụng 2 thiết bị này với lưu lượng có thể biến đổi (sử dụng công nghệ biến tần cho cả bơm, quạt và Chiller), qua đó thể hiện được rất nhiều ưu điểm vượt trội so với hệ số 2. Ở hệ VPF, đường bypass có van điều chỉnh nhờ cảm biến áp suất, đóng vai trò thiết yếu trong việc duy trì lưu lượng nước đi qua Chiller ở mức tối thiểu Ưu điểm:

- Là hệ thống tối ưu nhất về mặt năng lượng vận hành (nếu so với 3 hệ trên). Nguyên nhân là do bơm với Chiller đều có khả năng giảm tải nên lượng điện tiêu thụ cho 2 thiết bị này có thể giảm xuống

- Chi phí đầu tư cao hơn nhiều nếu so với 3 hệ trên, bơm và Chiller biến tần có giá thành đắt hơn Chiller và bơm thông thường.

Dựa vào tất cả các ưu nhược điểm nói trên, chọn mạch số 4 cho công trình UOA Tower, đây dạng là mạch nước khá đơn giản, chi phí đầu tư cao và vận hành phức tạp nhưng vì đây là phương án sử dụng năng lượng hiệu quả nên ta chọn mạch số 4 (sử dụng Chiller và bơm biến tần).

Khi đó, Chiller được chọn ở mục 3.5.1 sẽ là CHILLER BIẾN TẦN.

UOA Tower có tầng B1 là tầng để xe và có nhiều không gian, do đó cụm máy Chiller và bơm sẽ được đặt ở ngay tại tầng B1

Tính toán ống nước

Ống nước của hệ Chiller sẽ được chia làm hai hệ nhỏ là hệ nước làm lạnh (từ Chiller đi tới FCU và quay về) và hệ nước giải nhiệt (từ Chiller tới tháp giải nhiệt và quay về) Để tính đường ống nước, ta cần tìm hiểu sơ lược những điều cơ bản và cơ sở lí thuyết tính toán ống nước.

Nếu tính theo độ tăng của bề dày ống thì người ta chia ống thép đen thành các loại từ Schedule 10 (40ST) đến Schedule 160 (160ST) Trong hệ nước cho Chiller, người ta thường dùng ống loại 40ST

Bảng 4 1: Vật liệu đường ống dẫn nước

Chức năng Vật liệu Ống nước lạnh Chiller Ống thép đen Ống nước giải nhiệt và ống nước cấp Ống thép tráng kẽm Ống nước ngưng hoặc xả cặn Ống thép tráng kẽm

Cơ sở lí thuyết tính toán ống nước:

Việc tính toán ống nước sẽ dựa vào tài liệu [1], các thông số không được nêu trong [1] sẽ được tham khảo ở tài liệu [11] và [13]

Quá trình tính toán ống nước sẽ có các bước như sau:

 Bước 1: Xác định lưu lượng nước chảy trong ống:

- G: Lưu lượng nước di chuyển trong ống, kg/s

- V: Lưu lượng nước di chuyển qua ống, m 3 /s

- Q 0: Năng suất lạnh yêu cầu của không gian cần điều hòa, kW

- ∆ t: Độ chênh nhiệt độ nước vào và ra khỏi dàn lạnh,∆ t−7=5℃

- C p : Nhiệt dung riêng của nước ở nhiệt độ trung bình tính toán, kJ/kg K

- ρ : Khối lượng riêng của nước kg/m 3 , ρ9,7kg/m 3

 Bước 2: Xác định đường kính ống: d tr =√ π ω ρ 4 G = √ π ω 4.V

- ω : Vận tốc nước chuyển động trong ống, m/s Sau khi tính đường kính ống, ta tiến hành chọn đường ống theo tiêu chuẩn

 Bước 3: Tính ngược lại tốc độ nước và xác định tổn thất áp suất dọc đường của đoạn ống đó

Các công thức tính toán sẽ được lấy trong tài liệu [1] và [2], các giá trị để đối chiếu và đưa ra kết quả sẽ lấy trong tài liệu [11] và [13]

 Giá trị tốc độ nước sẽ được tham khảo ở bảng 21 tài liệu [13]

Hình 4 7 Vận tốc nước thay đổi theo kích thước ống - tài liệu [13]

 Giá trị tổn thất áp dọc đường sẽ được tham khảo ở tài liệu mục 3.1 tài liệu [11]

 Bước 4: Hoàn thành bài toán nếu kích thước ống đã tính ra thỏa mãn cả hai yêu cầu vận tốc và tổn thất áp Trường hợp một trong hai yêu cầu trên không được đáp ứng, ta phải lặp lại phép tính, chọn lại đường kính ống cho đến khi nào đáp ứng đủ hai yêu cầu trên

Bài toán xác định kích thước ống nước trong hệ Chiller là bài toán lặp, không đơn thuần là chỉ tính toán đường kính ống và tổn thất áp mà phải cân chỉnh sao cho các giá trị vận tốc và tổn áp đó nằm trong khoảng khuyến cáo của các tài liệu, đây cũng là cách mà các doanh nghiệp, công ty dùng để tính toán và xác định ống nước cho hệ Chiller

4.2.1 Tính ống nước và chọn bơm cho hệ nước lạnh

Thống kê lại từ bảng 3.4 và 3.5 từ mục 3.5.3, ta được bảng tính tải và chọn FCU của các tầng:

Bảng 4 2: Tổng tải lạnh của công trình

Tầng Công năng Tải(kW) Tổng tải (kW)

2 Dãy văn phòng & phòng họp 212,1

Từ bảng số liệu 3.5, ta thấy tổng số lượng FCU cần dùng là 230, tức là khi tính ống nước, ta phải tính đầy đủ cho 230 FCU, điều này sẽ tốn rất nhiều thời gian và công sức, trong phạm vi luận văn này, chỉ tính chi tiết ống nước cho 1 tầng điển hình.

Tầng điển hình được chọn sẽ là tầng 23 vì đây là tầng xa nhất tính từ phòng máy Chiller, tổn áp với hệ nước lạnh sẽ là cao nhất (các FCU tổn áp gần giống nhau nên đường nước có tổn áp cao nhất cũng chính là đường xa nhất), tính ống nước cho tầng 23 ta sẽ chọn được bơm nước lạnh phù hợp cho hệ thống mà không cần tính cho các tầng khác

Lưu lượng nước qua mỗi tầng sẽ được tính bằng công thức: G= C Q 0 p ∆ t

Bảng 4 3: Lưu lượng nước qua mỗi tầng

Số lượng Model FCU Tổng

B4 Sảnh thang máy 3,1 1 HFCA04C001AA 3,2 0,14

B1 Sảnh thang máy 1,9 1 HFCA04C001AA 2,0 0,09

Tính đường kính và xác định tổn thất áp suất cho 1 đoạn ống điển hình, (vị trí 2-3) (hình 4.6)

Chọn sơ bộ vận tốc của ống theo bảng 6.4 tài liệu [1] có khoảng từ 0,9 ÷ 3,0 m/s

Ta chọn sơ bộ vận tốc ω=2m/s Đường kính trong của đoạn ống này d tr =√ π ω ρ 4 G = √ π ω 4 V = √ 4.109,95 π 2 10 −3 &4,56 mm

Tham khảo bảng 6.2 tài liệu [1] hoặc bảng 12.2 tài liệu [2], ta được được ống có Đường kính danh nghĩa DN 300 Đường kính trong dtr = 314,32 mm Đường kính ngoài dng = 323,85 mm

Tính lại vận tốc: ω= 4.V d tr 2 π=4.109,95.10 −3

Tra đồ thị 12.17 tài liệu [2], suy ra tổn áp của 1m đoạn ống này là ΔP 2,8 (Pa/m)P 2,8 (Pa/m) Đối chiếu với các giá trị tham khảo tài liệu [11] (với ống lớn hơn DN50 thì tổn thất dưới

200 Pa/m), giá trị tổn áp trên một mét ống DN300 ΔP 2,8 (Pa/m)P 2,8 (Pa/m) là hoàn toàn hợp lí Đối chiếu giá trị vận tốc ω=1,41 m / s cho ống DN300 với giá trị khuyến cáo của tài liệu [1] (vận tốc của ống DN300 là 1,31÷2,47 m/s), giá trị ω=1,41m/slà hợp lí

 Đoạn ống này có đường kính DN300

 Tổn thất áp suất của đoạn này là ΔP 2,8 (Pa/m)P 2,8 (pa/m)

Các chi tiết đặt biệt như van cầu, van cổng, van bi, van 2 ngã, Y lọc, được tính bằng

Hình 4 8 Phần mềm tra tổn thất áp suất ống nước Pipe Flow Wizard Để chọn được bơm nước lạnh, ta sẽ xác định đường kính và tổn thất áp cho đoạn ống dược đánh số 1-20 (Hình 4.6)

 Bản vẽ 06 “Sơ đồ nguyên lý đường ống nước công trình” thể hiện vị trí các đoạn ống nói trên

 Bản vẽ 07 “Mặt bằng bố trí đường ống nước tầng 23” thể hiện chiều dài của các đoạn ống đó Để đơn giản trong quá trình tính toán mà đối với đường ống dẫn nước trục chính ta cho tổn thất áp suất trên đường ống cấp và hồi về bình là bằng nhau.

Tổn thất áp suất dọc đường/m chiều dài ống (tài liệu [2]): Δ p TC Đ / 1m m H 2 O/m

Chiều dài từng đoạn ống của đường ống dẫn nước này: lTCĐ mm

Tổn thất áp suất dọc đường tương ứng : pTCĐ = 2.9,81.lTCĐ.∆pTCĐ/1m Pa Đường kính đoạn ống tương đương của mỗi phụ kiện: dTĐTCC mm

Tốc độ nước trong đoạn ống tương đương tương ứng: ω 'TCC m/s

Tính toán tương tự các ống khác ta được số liệu

Bảng 4 4: Chi tiết gây tổn thất áp suất đường nước cấp

Vị trí Lưu lượng nước

DN Chi tiết gây tổn thất áp suất

2-3 109,95 300 1 co 90 O + 6 Tee hướng chính + 1 van xả

8-9 6,45 80 1 co 90 o + 1 Tee hướng chính + 1 van bướm

11-FCU 0,8 40 1 Tee chuyển hướng + 2 co 90 o

13-FCU 0,81 40 1 Tee chuyển hướng + 1 co 90 o

Bảng 4 5: Tổn thất cục bộ của mỗi chi tiết đường nước cấp

Chi tiết gây tổn thất trong đường ống Tổn thất cục bộ của chi tiết

Bảng 4 6: Kích thước, vận tốc, tổn thất áp suất của các đoạn ống nước cấp

Tổn thất áp suất đơn vị

Tổn thất áp suất dọc

Tổn thất áp suất cục bộ (Pa)

Tổng tổn thất áp suất (Pa)

Chi tiết đặc biệt FCU 110000

Cột áp của bơm nước lạnh sẽ được chọn bằng công thức

 H cb là tổn áp cục bộ của đường ống nước (qua các van, tee, giảm, co, FCU, bình bay hơi,…)

 2 H dđ là tổng tổn thất áp dọc đường của đường ống nước (tổn áp dọc đường của đường đi xem như bằng với đường về)

 Từ bảng 4.7 trên, ta phải đáp ứng được cột áp bơm: H B Em H20

Thao khảo hãng Grundfos, ta chọn được 3 bơm có số hiệu NBG 125-100-200/192

AAF2BESBQQETW1 (2 bơm làm việc và 1 bơm dự phòng) với thông số:

Hình 4 9 Các đặc điểm của bơm nước cấp

4.2.2 Tính ống nước và chọn bơm cho hệ nước giải nhiệt

Lưu lượng nước giải nhiệt: G0,5 (l / s)

Lưu lượng nước qua mỗi tháp (công trình dùng 2 tháp giải nhiệt):

Cột áp của bơm nước giải nhiệt sẽ được tính thông qua đường nước 21-30 (Hình 4.6)Cột áp bơm khi đó được tính bằng công thức:

 H đ −H h =2,5m H 2 O là hiệu của cột áp tĩnh giữa đầu đẩy và đầu hút của bơm

 H cb :Tổn thất áp cục bộ qua hai chi tiết bình ngưng 40 kPa (catalogue) và tổn thất áp qua đầu phun nước (Tháp giải nhiệt) sẽ bằng 5m H2O theo tài liệu [1]

 2 H dđ : Là tổng tổn thất áp dọc đường của đường nước, (tổn áp dọc đường của đường đi xem như bằng với đường về)

Tính toán tương tự như phần tính bơm nước lạnh, ta được bảng số liệu.

Bảng 4 7: Chi tiết hây tổn thất đường nước giải nhiệt

DN Chi tiết gây tổn thất áp suất

22-25 68,05 125 1 Tee chuyển hướng + 4 van bướm

25-28 68,05 125 2 Tee hướng chính + 2 Tee chuyển hướng + 4 van bướm + 2 co 90 o 22-23 136,1 400 1 Tee hướng chính

26-29 68,05 125 3 Tee hướng chính + 3 Tee chuyển hướng + 4 van bướm + 1 co 90 o 23-24 68,05 400 1 Tee hướng chính

27-30 68,05 125 3 Tee hướng chính + 3 Tee chuyển hướng + 4 van bướm + 1 co 90 o

Bảng 4 8: Tổn thất cục bộ của mỗi chi tiết đường nước giải nhiệt

Chi tiết gây tổn thất trong đường ống Tổn thất cục bộ của chi tiết

Bảng 4 9: Tính đường kính ống và chọn bơm nước giải nhiệt

Lưu lượng DN Vận tốc Tổn áp đơn vị Chiều dài Tổn áp dọc đường(Pa) 12041,8

Tổn áp cục bộ (Pa)

Bình ngưng 40000 Đầu phun nước 50000

Hiệu cột áp tĩnh 2 đầu bơm 25000

Từ bảng trên, suy ra bơm nước giải nhiệt được chọn cần phải đáp ứng được:

Thao khảo hãng Grundfos, ta chọn được 3 bơm có số hiệu NBG 125-100-200/219

AAF2BESBQQEVW1 (2 bơm làm việc và 1 bơm dự phòng) với thông số:

Hình 4 10 Các đặc điểm của bơm nước giải nhiệt

THIẾT KẾ ĐƯỜNG ỐNG DẪN KHÔNG KHÍ

Giới thiệu

5.1.1 Tổng quan về các hệ thống ống gió trong công trình Ống dẫn không khí hay ống gió là thiết bị đóng vài trò kết nối giữa dàn lạnh (AHU, PAU, FCU) và không gian cần điều hòa, ống gió vận chuyển không khí đã được làm lạnh sau khi ra khỏi dàn lạnh để đi đến không gian cần điều hòa Ống gió còn làm nhiệm vụ dẫn không khí tươi từ ngoài trời đi vào dàn lạnh (ống cấp hay ống đi) và dẫn không khí sau khi đã làm lạnh không gian cần điều hòa (ống tái tuần hoàn hay ống về) đi ra khỏi không gian cần điều hòa đề thổi vào đường gió tươi để tạo nên gió hòa trộn (nếu cần)

Ngoài các hệ kể trên, trong 1 công trình thực tế còn có các hệ ống gió như gió thải (toilets và các phòng đặc biệt như phòng gym, ), ống gió tạo áp (dùng cho hệ tạo áp cầu thang, tạo áp phòng đệm), ống gió hút khói (dùng cho hệ hút khói hành lang), hệ gió cấp và thải cho tầng hầm (dùng trong các hầm xe kín). Ở trong chương này, ta chỉ đề cập và tính toán cho 3 hệ gió là hệ gió cấp lạnh, gió hồi và gió tươi cho không gian điều hòa.

5.1.2 Hình dạng kích cỡ ống gió

Trong hệ thống điều hòa không khí đang khảo sát, ta sử dụng hệ thống ống dẫn không khí kiểu treo và được che bởi lớp trần giả Vật liệu làm ống là tôn kẽm bên ngoài được bọc lớp cách nhiệt Ống dẫn có tiết diện hình chữ nhật để dễ tạo các khuỷu, các nối T,…

Sử dụng đoạn ngắn ống tròn mềm nối các miệng gió, kích thước đường kính nhỏ phù hợp với lưu lượng từng miệng gió. Ưu tiên ống có tỉ số chiều rộng chia chiều cao nhỏ hơn 4 (Aspect ratio 18 m, nhưng do hầm có gió tươi sẵn từ ram dốc Do đó hầm B1 sẽ không có hệ thống cấp gió tươi mà chỉ có hút khói thải.

Chiều cao hầm 1 đo từ bản vẽ CAD: h = 4,5m

Lưu lượng thải của hầm 1 tính theo tốc độ thấp 6 ACH:

Hình 6 3 Vị trí các ống gió thải tầng B1

Xác định kích thước hộp gió bê tông (nơi thải gió) ở trên tầng 1:

Ta tìm được Louver kích thước 2700 x 2500 với vận tốc tại mặt 2,44m/s

Hình 6 4 Kích thước Louver tính được từ DuctChecker

Với lưu lượng gió thải Q 1)700m 3 /h

Dùng Ductchecker, ta được 14 miệng 2 lớp kích thước cổ 1800x300 với vận tốc tại mặt 2,18 m/s, lưu lượng mỗi miệng là 2121m 3 /h.

Hình 6 5 Kích thước miệng gió thải tính được từ DuctChecker

Cách nối miệng gió với ống gió thông thường là đi ống mềm, tuy nhiên, ở hệ thống thông gió hầm thì miệng gió được đấu nối trực tiếp trên thân ống gió, hoặc để hiệu quả hơn, ta có thể đặt miệng hút ở dưới gần sàn để việc hút khói được thuận tiện hơn

Hình 6 6 Hình ảnh minh họa về miệng gió hút/cấp ở tầng hầm (gắn trực tiếp ống gió)

Dùng DuctChecker, tính toán cho các đoạn ống gió thải tầng hầm, ta được bảng số liệu:

Bảng 6 1: Bảng tính kích thước ống thông gió tầng hầm B1 Đoạn ống

Kích thước Tổn thất áp Lưu lượng mm x mm Pa/m m 3 /h

Dùng Ashrae Ductfitting Database, ta tính được tổn thất áp suất cục bộ của đoạn ống

Bảng 6 2: Tổn thất áp cục bộ của đoạn ống hút thải hầm B1 (6ACH)

Vị trí Kích thước mm x mm Lưu lượng l/s Số lượng

Tổn thất áp (Pa) Tổng tổn thất

Tổng tổn áp cục bộ 137

Tổng chiều dài ống sẽ bằng chiều dài đo trên mặt bằng đính kèm cộng thêm 4,5m (chiều dài ống đi từ hầm B1 lên tầng trệt - ống gió sẽ đục sàn tầng 1 lên lên Louver).

Chiều dài từ đầu ống đến cuối ống (đến miệng gió cuối cùng) bằng 98 +4,5 2,5m Tổn thất áp dọc đường khi đó: Δ P dd 2,5.12,5(Pa)

Cột áp quạt khi đó được tính bằng:

Với hệ số k=1,1 là hệ số an toàn khi tra tổn thất áp bằng phần mềm Ahsrae Ductfitting Database.

Chọn quạt có cột áp (ở 6ACH) là: P q %3,2Pa

Lưu lượng của quạt khi hoạt động ở 9ACH:

Cột áp quạt trong trường hợp 9ACH sẽ được tính bằng 2 cách:

 Cách 1: Dùng các công thức liên hệ giữa các giá trị như tốc độ, lưu lượng, cột áp để xác định cột áp ở 9ACH

 Cách 2: Dùng “Ahsrae Ductfitting Database” hoặc các phương pháp khác để tính tổn áp từng đoạn ống, từ kết quả đó để chọn cột áp quạt

Trong chương này, cả 2 cách trên sẽ được dùng, mục đích là để so sánh tính chính xác và tìm ra phương pháp hợp lí cho từng gia đoạn thiết kế hầm.

 Tính cột áp quạt ở 9ACH bằng các công thức toán:

Với Q1 và Q2 là lưu lượng của quạt ở 6ACH và 9ACH

Với n1 và n2 là tốc độ của quạt ở 6ACH và 9ACH

Mối quan hệ giữa tốc độ và lưu lượng được thể hiện qua công thức: n 1 n 2 =Q 1

Với P1 và P2 là cột áp của quạt ở 6ACH và 9ACH

Mối quan hệ giữa cột áp quạt và tốc độ được thể hiện qua công thức:

Từ 2 công thức trên, suy ra:

Suy ra, cột áp quạt ở trường hợp 9 ACH:

Chọn cột áp ở tốc độ cao (9ACH) bằng 570 Pa

 Tính cột áp quạt ở 9ACH bằng phần mềm “Ahsrae Ductfitting Database”:

Bảng 6 3: Tổn thất áp cục bộ của đoạn ống hút thải hầm B1 (9ACH)

Vị trí Kích thước mm x mm

Tổn thất áp (Pa) Tổng tổn thất

Sai số giữa 2 phương pháp trên bằng: 1−559/570=2 %

Chênh lệch giữa hai phương pháp là không nhiều, do đó, có thể tính cột áp quạt ở lưu lượng cao 9ACH bằng công thức toán học, điều này sẽ giảm tải một lượng rất lớn thời gian trong việc tính toán.

Thực tế, sai số 2% này chưa hoàn toàn chính xác vì ngoài các giá trị tổn áp của các chi tiết như co 90, giảm size, tiêu âm, có thể tra trực tiếp trên phần mềm thì riêng giá trị tổn áp của Louver thải là giá trị ước lượng từ kinh nghiệm của các bảng tính, giá trị này không thể chính xác tuyệt đối, do đó, sai số giữa 2 phương pháp có thể sẽ nhiều hơn nhưng vẫn sẽ nằm ở mức cho phép.

Trong hệ thống thông gió tầng hầm cho hầm B1, chỉ có hút thải và không có cấp gió tươi Quạt hút thải được chọn là quạt có 2 lưu lượng và 2 cột áp với:

- Lưu lượng và cột áp thấp :Q 1)700m 3 /h = 8250 l/s; P 1%4Pa

- Lưu lượng và cột cao :Q 2 D550m 3 /h = 12375 l/s; P 2W0Pa

 Tính toán thông gió cho hầm số 2:

Diện tích hầm 2 đo được trên CAD: SB2 = 1800 m 2 , chiều cao hầm h = 3,1m

Hầm số 2 là hầm kín, không có nơi thông thoáng lấy gió tự nhiên, căn cứ tài liệu [4], ta phải thiết kế hệ cấp gió tươi cho hầm này

Do phạm vi luận văn có hạn, ở hầm 2 này, ta chỉ tính sơ lưu lượng gió tươi/gió thải mà không quan tâm đến cột áp quạt.

Theo tài liệu [17], lượng gió tươi sẽ bằng khoảng 75-90% lượng gió thải

Hình 6 7 Lưu lượng gió tươi tỉ lệ với lưu lượng gió thải – tài liệu [14]

Chọn lưu lượng gió tươi hầm số 2 bằng 90% lưu lượng gió thải

Quạt gió tươi cũng là quạt 2 tốc độ, ứng với quạt gió thải 2 tốc độ (6ACH và 9ACH)

Lưu lượng gió thải Q th 1 =6.3,1.18003480m 3 /h = 9300 l/s

Lưu lượng gió tươi khi đó: Q t1 % Q th10132m 3 /h = 8370 l/s

Lưu lượng gió thải Q th 1=9.3,1.1800P220m 3 /h = 13950 l/s

Lưu lượng gió tươi khi đó: Q t1 % Q th1 E198m 3 /h

Hình 6 8 Vị trí các ống gió thải và gió tươi tầng B2

Thiết kế hệ thống gió thải cho tầng hầm B2

Xác định kích thước hộp gió bê tông (nơi thải gió) ở trên tầng B2:

Ta tìm được Louver kích thước 3000 x 1000 với vận tốc tại mặt 6,2m/s

Hình 6 9 Kích thước Louver tính được từ DuctChecker

Với lưu lượng gió thải Q 1 3480m 3 /h

Dùng Ductchecker, ta được 15 miệng 2 lớp kích thước cổ 600x300 với vận tốc tại mặt 4,6 m/s, lưu lượng mỗi miệng là 2232m 3 /h.

Hình 6 10 Kích thước miệng gió thải tính được từ DuctChecker

Bảng 6 4: Bảng tính kích thước ống gió thải tầng hầm B2 Đoạn ống

Bảng 6 5: Tổn thất áp cục bộ của đoạn ống gió thải hầm B2 (6ACH)

Vị trí Kích thước mm x mm

Chiều dài từ đầu ống đến cuối ống (đến miệng gió cuối cùng) bằng 106m

Tổn thất áp dọc đường khi đó: Δ P dd 6.16(Pa)

Chọn quạt có cột áp (ở 6ACH) là: P q (2Pa

Tính cột áp quạt ở 9ACH bằng các công thức toán:

Mối quan hệ giữa tốc độ và lưu lượng được thể hiện qua công thức: n 1 n 2 =Q 1

Mối quan hệ giữa cột áp quạt và tốc độ được thể hiện qua công thức:

Từ 2 công thức trên, suy ra:

Suy ra, cột áp quạt ở trường hợp 9 ACH:

Chọn cột áp ở tốc độ cao (9ACH) bằng 635 Pa

Thiết kế hệ thống gió tươi cho tầng hầm B2

Với lưu lượng gió tươi Q t 1 0132m 3 /h

Dùng Ductchecker, ta được 10 miệng 2 lớp kích thước cổ 1200x400 với vận tốc tại mặt 2,32 m/s, lưu lượng mỗi miệng là 3013,2m 3 /h.

Hình 6 11 Kích thước miệng gió tươi tính được từ DuctChecker

Bảng 6 6: Bảng tính kích thước ống gió tươi tầng hầm B2 Đoạn ống

Bảng 6 7: Tổn thất áp cục bộ của đoạn ống gió tươi tầng hầm B2

Vị trí Kích thước mm x mm Lưu lượng l/s Số lượng

Chiều dài từ đầu ống đến cuối ống (đến miệng gió cuối cùng) bằng 99m

Tổn thất áp dọc đường khi đó: Δ P dd 1(Pa)

Chọn quạt có cột áp là: P q !4Pa

Tổng kết: Ở tầng hầm B2, quạt gió thải là quạt 2 tốc độ với 2 mức lưu lượng

- Lưu lượng và cột áp thấp :Q 1 3480m 3 /h = 9300 l/s; P 1(2Pa

- Lưu lượng và cột cao :Q 2U220m 3 /h = 13950 l/s; P 2c5Pa

Còn lại các tầng hầm B3 và B4 cũng tính tương tự như tầng B2

Nguyên lý của hệ thống hút khói tầng hầm

Nguyên lí của hệ thống thông gió tầng hầm:

 Ở điều kiện bình thường nồng độ CO

Tiêu đề	Thiết kế hệ thống điều hòa không khí cho tòa nhà UOA Tower
Tác giả	Mai Thành Hưng
Người hướng dẫn	Ths. Hoàng Thị Nam Hương
Trường học	Đại học Quốc gia Thành phố Hồ Chí Minh
Chuyên ngành	Kỹ thuật Nhiệt Lạnh
Thể loại	Luận Văn Tốt Nghiệp
Năm xuất bản	2023
Thành phố	Thành phố Hồ Chí Minh

Định dạng
Số trang	167
Dung lượng	10,1 MB