thiết kế hệ thống điều hòa không khí vrv cho khách sạn fusion nam phát đà nẵng

Chương 3: THIẾT LẬP VÀ TÍNH TOÁN SƠ ĐỒ ĐIỀU HÒA KHÔNG KHÍ Thành lập sơ đồ điều hòa không khí phù hợp với từng mục đích xác định, các khâu cần xử lý và năng suất của nó để đạt được nhiệt

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT

KHOA CƠ KHÍ

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

ĐẠI HỌCNGÀNH CÔNG NGHỆ KỸ THUẬT NHIỆT

ĐỀ TÀI

THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐIỀU HÒA KHÔNG KHÍ VRV CHO KHÁCH SẠN

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT

KHOA CƠ KHÍ

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

ĐẠI HỌCNGÀNH CÔNG NGHỆ KỸ THUẬT NHIỆT

ĐỀ TÀI

THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐIỀU HÒA KHÔNG KHÍ VRV CHO KHÁCH SẠN

i

NHẬN XÉT CỦA NGƯỜI HƯỚNG DẪN

NHẬN XÉT CỦA NGƯỜI PHẢN BIỆN

Chương 1: TỔNG QUAN

Giới thiệu tổng quan về công trình khách sạn Fusion Nam Phát – Đà Nẵng Giới thiệu về điều hòa không khí, vai trò, ưu nhược điểm của các loại hệ thống điều hòa không khí, lựa chọn hệ thống điều hòa không khí cho công trình và các thông số tính toán

Chương 2: TÍNH NHIỆT CÔNG TRÌNH

Nhằm tính toán các tổn thất nhiệt thừa và ẩm thừa của từng không gian điều hòa và của tổng thể công trình

Chương 3: THIẾT LẬP VÀ TÍNH TOÁN SƠ ĐỒ ĐIỀU HÒA KHÔNG KHÍ

Thành lập sơ đồ điều hòa không khí phù hợp với từng mục đích xác định, các khâu cần xử lý và năng suất của nó để đạt được nhiệt độ cần thiết trước khi thổi vào phòng, làm cơ sở tính chọn thiết bị cho hệ thống điều hòa không khí

Chương 4: TÍNH CHỌN MÁY VÀ THIẾT BỊ HỆ THỐNG

Dựa vào công suất lạnh đã tính được ta chọn dàn lạnh và dàn nóng cho công trình Ngoài ra, ta tính chọn đường ống dẫn môi chất, bộ chia gas

Chương 5: TÍNH TOÁN HỆ THỐNG ĐƯỜNG ỐNG GIÓ

Dựa trên cơ sở tính toán sơ đồ điều hòa không khí ta tính chọn hệ thống phân phối không khí là các miệng hút, miệng thổi và hệ thống vận chuyển không khí là hệ thống đường ống, quạt

NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN

v

LỜI NÓI ĐẦU

Đồ án tốt nghiệp là nhiệm vụ và yêu cầu của giảng viên hướng dẫn giao cho sinh viên nhằm giúp sinh viên xác định được công việc mà mình sẽ làm trong tương lai khi tốt nghiệp ra trường

Với đề tài “Thiết kế hệ thống điều hòa không khí VRV cho khách sạn Fusion Nam Phát - Đà Nẵng” hướng dẫn tận tình của giảng viên hướng dẫn, đề tài này đã đem lại cho em những kiến thức bổ ích cùng với kinh nghiệm cho công việc tương lai sau này

Trong suốt quá trình làm đồ án với sự nỗ lực của bản thân cùng với sự giúp đỡ của các thầy cô đến nay đồ án của em đã được hoàn thành Mặc dù em đã cố gắng tìm tòi và học hỏi nhưng do kinh nghiệm, kiến thức còn hạn hẹp, không thể tránh khỏi thiếu sót trong quá trình làm đồ án Em rất mong nhận được sự giúp đỡ của các thầy cô và các bạn để em hoàn thiện hơn về kiến thức chuyên môn

Em xin chân thành cảm ơn thầy cô trong quá trình thực hiện đề tài Và em cũng cảm ơn quý thầy cô đã giúp đỡ em trong quá trình học tập và thực hiện đề tài này

Cuối cùng, em xin kính chúc quý thầy cô Bộ môn Cơ nhiệt điện lạnh thật dồi dào sức khỏe, niềm tin để tiếp tục công việc của mình là truyền đạt kiến thức cho thế hệ mai sau

CAM ĐOAN

Bản đồ án này do chính tôi nghiên cứu và thực hiện dưới sự hướng dẫn của giảng

viên: ThS Nguyễn Công Vinh

Để hoàn thành đồ án này tôi đã sử dụng những tài liệu ghi trong mục tài liệu tham khảo, ngoài ra không sử dụng bất kỳ tài liệu khác mà không được ghi

Nếu sai, tôi xin chịu mọi hình thức kỷ luật theo quy định

Sinh viên thực hiện

vii

MỤC LỤC

NHẬN XÉT CỦA NGƯỜI HƯỚNG DẪN i

NHẬN XÉT CỦA NGƯỜI PHẢN BIỆN ii

TÓM TẮT iii

NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN iv

LỜI NÓI ĐẦU v

CAM ĐOAN vi

1.1.1 Giới thiệu về công trình 2

1.2 Giới thiệu về điều hòa không khí 5

1.2.1 Khái niệm và vai trò của điều hòa không khí 5

1.2.2 Ảnh hưởng của môi trường không khí đến con người 5

1.2.3 Ảnh hưởng của môi trường không khí đến sản xuất 11

1.3 Phân tích lựa chọn hệ thống điều hòa không khí 12

1.3.1 Hệ thống điều hòa cục bộ 12

1.3.2 Hệ thống điều hòa Water Chiller 13

1.3.3 Hệ thống điều hòa VRV 14

1.4 Chọn thông số tính toán 15

1.4.1 Thông số tính toán trong nhà 15

1.4.2 Thông số tính toán ngoài trời 16

CHƯƠNG 2: TÍNH NHIỆT CHO CÔNG TRÌNH 17

2.1 Phương trình cân bằng nhiệt và ẩm 17

2.1.1 Phương trình cân bằng nhiệt 17

2.1.2 Phương trình cân bằng ẩm 17

2.2 Xác định lượng nhiệt thừa 18

2.2.1 Nhiệt do máy móc thiết bị điện tỏa ra Q1 18

2.2.2 Nhiệt tỏa từ đèn chiếu sáng Q2 18

2.2.3 Nhiệt tỏa từ người Q3 19

2.2.4 Nhiệt tỏa từ bán thành phẩm Q4 20

2.2.5 Nhiệt tỏa từ bề mặt thiết bị trao đổi nhiệt Q5 20

2.2.6 Nhiệt tỏa do bức xạ mặt trời qua cửa kính Q6 21

2.2.7 Nhiệt tỏa do bức xạ mặt trời qua kết cấu bao che Q7 22

2.2.8 Nhiệt tỏa do rò lọt không khí qua cửa Q8 22

2.2.9 Nhiệt thẩm thấu qua vách Q9 23

2.2.10 Nhiệt thẩm thấu qua trần Q10 24

2.2.11 Nhiệt thẩm thấu qua nền Q11 24

2.3 Tính toán lượng ẩm thừa 25

2.3.1 Lượng ẩm do người tỏa W1 26

2.3.2 Lượng ẩm bay hơi từ bán thành phẩm W2 26

2.3.3 Lượng ẩm do bay hơi từ sàn ẩm W3 26

2.3.4 Lượng ẩm do hơi nước nóng tỏa vào phòng W4 27

CHƯƠNG 3: THIẾT LẬP VÀ TÍNH TOÁN SƠ ĐỒ ĐIỀU HÒA KHÔNG KHÍ 28

3.1 Thiết lập sơ đồ điều hòa không khí 28

3.2 Sơ đồ tuần hoàn 1 cấp 28

3.2.1 Sơ đồ và nguyên lý làm việc 28

3.2.2 Xác định các điểm nút trên đồ thị I - d 29

3.2.3 Xác định năng suất các thiết bị 31

CHƯƠNG 4: TÍNH CHỌN MÁY VÀ THIẾT BỊ 33

4.1 Lựa chọn hệ thống điều hòa không khí 33

ix

4.4.1 Tính chọn bộ chia gas 38

4.4.2 Chọn kích cỡ đường ống đồng 38

4.4.3 Tính chọn kích cỡ ống nước ngưng 40

CHƯƠNG 5: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐƯỜNG ỐNG GIÓ 42

5.1 Giới thiệu hệ thống đường ống gió 42

5.1.1 Phân loại 42

5.1.2 Chọn loại đường ống gió 42

5.2 Phương pháp tính toán 44

5.3 Thiết kế hệ thống cấp cấp gió tươi 46

5.4 Thiết kế hệ thống đường ống gió lạnh 48

5.5 Thiết kế hệ thống hút mùi nhà vệ sinh 49

DANH SÁCH CÁC BẢNG, HÌNH VẼ

Hình 1.1Phối cảnh khu lễ tân 2

Hình 1.2 Phối cảnh căn hộ điển hình 2

Hình 1.3 Phối cảnh căn hộ VIP có hồ bơi 3

Hình 1.4 Phối cảnh nhà hàng Tầng 10 3

Hình 1.5 Mặt bằng định vị thiết bị từ phần mềm Revid 3

Hình 1.6 Tiến độ thi công mặt so với phối cảnh 4

Hình 1.7 Mặt bằng thi công công trình 4

Hình 1.8 Những yếu tố ảnh hưởng đến cảm giác con người 6

Hình 1.9 Sự quan hệ giữa nhiệt hiện và nhiệt ẩn 7

Hình 1.10 Giới hạn chiều cao vùng làm việc 9

Hình 1.11 Hướng gió phù hợp 10

Hình 1.12 Máy điều hòa cục bộ dạng hai mảnh 12

Hình 1.13 Hệ thống điều hòa Water Chiller 14

Hình 1.14 Hệ thống điều hòa VRV 15

Hình 2.1 Giám sát thi công trong căn hộ điển hình 27

Hình 3.1 Sơ đồ tuần hoàn không khí một cấp 28

Hình 3.2 Đồ thị I - d cho sơ đồ tuần hoàn không khí một cấp 29

Hình 5.1 Treo đỡ đường ống gió 43

Hình 5.2 Sơ đồ tuyến bố trí ống gió tươi tầng 2 và tầng 3 46

Hình 5.3 Sơ đồ bố trí miệng thổi và đường ống 48

Hình 5.4 Sơ đồ bố trí miệng hồi và đường ống 49

Hình 5.5 Sơ đồ bố trí miệng hút thải và đường ống 49

xi

Hình 5.6 Quạt hướng trục 51

Bảng 1.1 Hệ số trao đổi nhiệt k qua kết cấu bao che 5

Bảng 1.2 Thông số vi khí hậu tiện nghi ứng với trạng thái lao động 8

Bảng 1.3 Tốc độ không khí trong nhà theo TCVN 5687 - 2010 9

Bảng 1.4 Độ ồn cho phép trong các phòng 11

Bảng 2.1 Kết quả tính nhiệt tỏa ra từ máy móc cho các phòng 18

Bảng 2.2 Kết quả tính nhiệt tỏa do đèn chiếu sáng 19

Bảng 2.3 Kết quả tính nhiệt tỏa từ người 20

Bảng 2.4 Cường độ bức xạ cực đại theo các hướng tại Đà Nẵng 21

Bảng 2.5 Kết quả tính nhiệt tỏa do bức xạ mặt trời qua cửa kính 22

Bảng 2.6 Kết quả tính nhiệt rò lọt không khí vào phòng 23

Bảng 2.7 Kết quả tính nhiệt thẩm thấu qua vách 24

Bảng 2.8 Kết quả tổng nhiệt thừa của công trình 25

Bảng 2.9 Kết quả tính lượng ẩm do người tỏa 26

Bảng 2.10 Kết quả tính ẩm thừa trong công trình 27

Bảng 3.1 Một số điểm nằm trên tia quá trình 31

Bảng 3.2 Các điểm trên sơ đồ điều hoà không khí 31

Bảng 4.1 Chọn dàn lạnh cho các phòng 35

Bảng 4.2 Thông số đặc tính dàn lạnh sử dụng trong công trình 36

Bảng 4.3 Tính chọn dàn nóng cho công trình 37

Bảng 4.4 Thông số đặc tính dàn nóng sử dụng trong công trình 37

Bảng 4.5 Bộ chia gas cho đường ống rẽ nhánh đầu tiên 38

Bảng 4.6 Bộ chia gas cho đường ống nhánh 38

Bảng 4.7 Chọn bộ chia ga dàn nóng theo số modul 38

Bảng 4.8 Kích cỡ ống đồng kết nối với dàn nóng 39

Bảng 4.9 Kích cỡ ống đồng giữa các bộ chia gas 39

Bảng 4.10 Kích cỡ ống đồng kết nối giữa bộ chia gas và dàn lạnh 40

Bảng 4.11 Thông số đường kính xả nước ngưng nằm ngang 40

Bảng 5.1 Kết quả tính toán kích thước đường ống 47

Bảng 5.2 Tính tổng trở lực của đường ống 47

Bảng 5.3 Lưu lượng, cột áp các và chọn quạt cho các tầng 51

DANH SÁCH CÁC KÝ HIỆU, CHỮ VIẾT TẮT KÝ HIỆU:

t - Nhiệt độ  - Độ ẩm tương đối; hệ số kể đến vị trí của kết cấu bao che , v - Tốc độ

t - Hiệu nhiệt độ k - Tốc độ không khí tkk - Nhiệt độ không khí tw - Nhiệt độ bề mặt tường qa - Nhiệt ẩn

qh - Nhiệt hiện Q - Lưu lượng không khí tươi; nhiệt lượng Vk - Lượng khí CO2 do con người thải ra thông qua hoạt động hít thở tT, T - Nhiệt độ và độ ẩm không khí trong phòng

tN, N - Nhiệt độ và độ ẩm không khí ở ngoài trời ki - Hệ số truyền nhiệt của lớp thứ i

Fi - Diện tích lớp thứ i N - Hệ số trao đổi nhiệt trên bề mặt bên ngoài của kết cấu bao che RT - Nhiệt trở tỏa nhiệt giữa vách trong với không khí trong nhà T - Hệ số trao đổi nhiệt trên bề mặt trong với kết cấu bao che i - Bề dày của lớp vật liệu thứ i

i - Hệ số dẫn nhiệt của lớp vật liệu thứ i Qtỏa - Nhiệt do các nguồn nhiệt có trong không gian điều hòa tỏa ra Qt - Nhiệt truyền qua kết cấu bao che do chênh nhiệt độ

Qbx - Nhiệt truyền qua kết cấu bao che do bức xạ QT - Nhiệt thừa trong không gian điều hòa 1, 2, 3, 4 - Hệ số kể đến độ trong suốt của kính, độ bẩn của kính, độ che khuất của cửa và của hệ thống che nắng

qbx - Cường độ bức xạ mặt trời  - Hệ số hấp thụ của kết cấu bao che

xiii Q1, Q2, Q3 - Nhiệt do đèn, người, máy tỏa ra Fs - Diện tích sàn

N, P - Công suất L- Lượng gió V- Thể tích WT - Lượng ẩm thừa n - Số người

g - Lượng ẩm do một người tỏa ra q - Lượng nhiệt do một người tỏa ra tN

S - Nhiệt độ đọng sương xác định theo tN, N tT

S - Nhiệt độ đọng sương xác định theo tT, T L, V - Lưu lượng

tV - Nhiệt độ không khí thổi vào phòng I - Entanpi

d - Độ chứa ẩm Q0 - Năng suất làm lạnh W - Năng suất làm khô p1 - Tổn thất áp suất trên một mét chiều dài L - Chiều dài

pms - Tổn thất áp suất do ma sát ltđ - Chiều dài tương đương pc - Tổn thất áp suất do cục bộ p - Tổn thất áp suất

d - Đường kính Re - Tiêu chuẩn Reynolds  - Hiệu suất

 - Khối lượng riêng H - Cột áp

 - Hệ số cục bộ

CHỮ VIẾT TẮT:

TL - Tài liệu

MỞ ĐẦU

❖ Mục đích thực hiện đề tài

Đồ án tốt nghiệp được thực hiện vào kỳ cuối của chương trình đào tạo hệ đại học, nhằm giúp sinh viên ôn lại cũng như tìm hiểu, tự học, có khả năng sáng tạo tìm kiếm thông tin, khả năng sử dụng các phần mềm hiện nay

❖ Mục tiêu đề tài

Áp dụng những kiến thức đã học và thực tế để thiết kế đưa ra giải pháp để thiết kế hệ thống điều hòa không khí phù hợp tiết kiệm cho công trình, trau dồi thêm những kỹ năng cần có hiện nay

❖ Phạm vi và đối tượng nghiên cứu

Tính toán thiết kế hệ thống điều hòa không khí VRV cho khách sạn Fusion Nam Phát - Đà Nẵng

❖ Phương pháp nghiên cứu

Đề tài sử dụng phương pháp nghiên cứu các giáo trình, bài giảng và các tiêu chuẩn, quy chuẩn Việt Nam về thiết kế hệ thống hòa không khí

❖ Cấu trúc của đồ án tốt nghiệp

Đồ án có các nội dung chính như sau: Chương 1: Tổng quan

Chương 2: Tính nhiệt công trình Chương 3: Thiết lập và tính toán sơ đồ điều hòa không khí Chương 4: Tính chọn máy và thiết bị

Chương 5: Tính toán thiết bị đường ống gió

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN 1.1 Tổng quan về công trình

1.1.1 Giới thiệu về công trình

Khách sạn Fusion Nam Phát tọa lạc tại đường Trường Sa, phường Hòa Hải, quận Ngũ Hành Sơn, thành phố Đà Nẵng Do chủ đầu tư là công ty TNHH Khách sạn và Biệt thự Nam Phát xây dựng, có tổng diện tích sử dụng hơn 20.000 m2 gồm 18 tầng nổi điển hình và 2 tầng kỹ thuật, cao 79 m được chia làm nhiều khu vực:

Tầng kỹ thuật 2 : Bố trí các phòng điện, phòng bơm cho khu SPA, Tầng kỹ thuật 1: Bố trí các phòng điện, phòng bơm chữa cháy, các phòng làm việc, phòng sinh hoạt cho nhân viên, phòng bếp, phòng kỹ thuật, phòng họp cho nhân viên khách sạn,

Tầng 1: Bao gồm khu vực lễ tân, 2 phòng làm việc cho nhân viên khách sạn, 1 khu lưu niệm và 1 khu bán cafe

Hình 1.1 Phối cảnh khu lễ tân Tầng 2 - 9, 11 - 17: Được bố trí 157 căn hộ lớn nhỏ khác nhau

Hình 1.2 Phối cảnh căn hộ điển hình

Hình 1.3 Phối cảnh căn hộ VIP có hồ bơi Tầng 10: Được bố trí nhà hàng cùng quầy bar

Hình 1.4 Phối cảnh nhà hàng Tầng 10 Tầng 18: Tầng mái trên cùng, là nơi được bố trí để đặt các thiết bị: Heat pump, dàn nóng, bơm tuần hoàn nước nóng

Hình 1.5 Mặt bằng định vị thiết bị từ phần mềm Revid

Hình 1.6 Tiến độ thi công mặt so với phối cảnh

Hình 1.7 Mặt bằng thi công công trình Tòa nhà được xây dựng trên khu đất có diện tích hơn 3100 m2, phía trước là mặt tiền đường Trường Sa, phía sau hướng biển, là trung tâm kết nối chuỗi villa, khu spa và hồ bơi Có kết cấu bê tông dầm chịu lực

Hướng chính: Tây Nam

Kính: Dày 10 mm Cao độ trần bê tông: 3,8 m Cao độ trần giả: 2,8 m Hệ số trao đổi nhiệt của kết cấu k của tòa nhà được lấy định hướng theo bảng 3.4 TL [2] được trình bày qua bảng sau:

Bảng 1.1 Hệ số trao đổi nhiệt k qua kết cấu bao che

❖ Khái niệm điều hòa không khí

Điều hòa không khí là quá trình sưởi ấm hoặc làm mát không gian cần xử lý không khí, trong đó các thông số về nhiệt độ và độ ẩm, tiếng ồn sẽ được điều chỉnh trong phạm vi cho trước theo yêu cầu ở trong không gian cần điều hòa mà không phụ thuộc vào các điều kiện thời tiết đang diễn ra ở bên ngoài không gian điều hòa

❖ Vai trò của điều hòa không khí

Điều hòa không khí tạo ra và giữ ổn định các thông số trạng thái của không khí trong không gian hoạt động của con người, đáp ứng việc đảm bảo các thông số trạng thái của không khí theo điều kiện của công nghệ sản xuất

1.2.2 Ảnh hưởng của môi trường không khí đến con người

❖ Nhiệt độ

Nhiệt độ là yếu tố gây cảm giác nóng lạnh đối với con người Cơ thể con người có nhiệt độ xấp xỉ 37°C Trong quá trình vận động cơ thể con người luôn thải ra môi trường nhiệt lượng qtỏa Lượng nhiệt do cơ thể tỏa ra phụ thuộc vào cường độ vận động, giới tính, tuổi tác và trọng lượng bản thân Để duy trì thân nhiệt, cơ thể luôn trao đổi nhiệt với môi trường theo hai hình thức sau:

- Truyền nhiệt: Là hình thức thải nhiệt ra môi trường do chênh lệch nhiệt độ giữa cơ thể và môi trường Quá trình truyền cũng được thực hiện theo các phương thức dẫn nhiệt, tỏa nhiệt đối lưu và bức xạ Nhiệt lượng trao đổi theo dạng này gọi là nhiệt hiện, ký hiệu qh

- Tỏa ẩm: Ngoài hình thức thải nhiệt như trên, cơ thể người còn có hình thức khác là tỏa ẩm Khi hình thức trao đổi nhiệt thông thường không đáp ứng đòi hỏi về thải nhiệt, cơ thể bắt đầu thải mồ hôi Các giọt mồ hôi thải ra môi trường mang theo một nhiệt lượng khá lớn, góp phần hạ thân nhiệt Nhiệt lượng trao đổi dưới hình thức tỏa ẩm gọi là nhiệt ẩm, kí hiệu là qa

Hình 1.8 Những yếu tố ảnh hưởng đến cảm giác con người Mối quan hệ giữa nhiệt lượng thải ra dưới hai hình thức truyền nhiệt và tỏa ẩm được thể hiện bởi phương trình sau đây:

qtỏa = qh + qa (1.1)

Đây là phương trình cân bằng động, giá trị của mỗi đại lượng trong phương trình có thể thay đổi tùy thuộc vào cường độ vận động, nhiệt độ, độ ẩm, tốc độ chuyển động của không khí xung quanh Trong phương trình đó qa là đại lượng mang tính chất điều chỉnh, giá trị của nó lớn nhỏ phụ thuộc vào mối quan hệ của qtỏa và qh để đảm bảo phương trình (1.1) luôn cân bằng

Nếu cường độ vận động của con người không đổi thì có thể coi qtỏa = const, nhưng qh giảm, chẳng hạn khi nhiệt độ môi trường tăng, t = tct - tmt giảm, khi tốc độ gió giảm hoặc khi nhiệt trở tăng Phương trình (1.1) mất cân bằng, khi đó cơ thể sẽ thải ẩm, qa

xuất hiên và tăng dần nếu qh giảm Nếu nhiệt độ môi trường không đổi, tốc độ gió ổn định và nhiệt trở cũng không đổi thi qh = const, khi cường độ vận động tăng qtỏa tăng, phương trình (1.1) mất cân bằng, khi đó cơ thể cũng sẽ thải ẩm, qa xuất hiện và tăng dần nếu qh giảm

Nếu nhiệt độ môi trường không đổi, tốc độ gió ổn định và nhiệt trở cũng không đổi thì qh = const, khi cường độ vận động tăng qtỏa càng tăng cao thì qa cũng tăng lên tương ứng

Quan hệ giữa nhiệt hiện và nhiệt ẩn theo nhiệt độ môi trường được thể hiện trên hình 1.4 Theo quan hệ này khi nhiệt độ không khí tăng, nhiệt hiện giảm và nhiệt ẩn tăng

Hình 1.9 Sự quan hệ giữa nhiệt hiện và nhiệt ẩn

Nhiệt hiện: Truyền từ cơ thể con người vào môi trường xung quanh dưới 3 phương thức: dẫn nhiệt, đối lưu và bức xạ Nhiệt hiện qh phụ thuộc vào độ chênh nhiệt độ giữa cơ thể và môi trường xung quanh t = tct - tmt, tốc độ chuyển động của dòng không khí và nhiệt trở

- Đặc điểm của nhiệt hiện là phụ thuộc rất nhiều vào độ chênh nhiệt độ giữa cơ thể và môi trường ∆t = tct - tmt

- Khi nhiệt độ môi trường tmt nhỏ t lớn, cơ thể mất nhiều nhiệt nên có cảm giác lạnh Ngược lại khi nhiệt độ tmt lớn khả năng thoát nhiệt của cơ thể dưới hình thức nhiệt hiện kém nên có cảm giác nóng Tuy nhiên cùng một điều kiện cảm giác nóng lạnh còn phụ thuộc vào tuổi tác, sức khoẻ và hoạt động của con người

- Nhiệt hiện Qh còn phụ thuộc vào các yếu tố như tốc độ gió, nhiệt trở của cơ thể Nhiệt ẩn: Tỏa ẩm có thể xảy ra trong phạm vi nhiệt độ và khi nhiệt độ môi trường càng cao, cường độ vận động càng lớn thì tỏa ẩm càng nhiều Nhiệt năng của cơ thể thải ra ngoài cùng với hơi nước dưới dạng nhiệt ẩn, nên lượng nhiệt này được gọi là nhiệt ẩn

- Ngay cả khi nhiệt độ môi trường lớn hơn thân nhiệt (37°C), cơ thể con người vẫn thải được nhiệt ra môi trường thông qua hình thức tỏa ẩm Người ta đã tính được rằng, cứ 1g mồ hôi thì cơ thể thải được một lượng nhiệt xấp xỉ 2500J Nhiệt độ càng cao, độ ẩm môi trường càng bé thì mức độ thoát mồ hôi càng nhiều

- Con người có thể sống trong một phạm vi thay đổi nhiệt độ khá lớn, tuy nhiên nhiệt độ thích hợp nhất đối với con người chỉ nằm trong khoảng hẹp Nhiệt độ và độ ẩm đối với con người có thể lấy theo TCVN 5687 - 2010

Bảng 1.2 Thông số vi khí hậu tiện nghi ứng với trạng thái lao động

Trạng thái lao động

Nghỉ ngơi 22 ÷ 24 60 ÷ 75 0,1 ÷ 0,3 24 ÷ 27 60 ÷ 75 0,3 ÷ 0,5

Lao động nhẹ 22 ÷ 24 60 ÷ 75 0,3 ÷ 0,5 24 ÷ 27 60 ÷ 75 0,5 ÷ 0,7 Lao động vừa 20 ÷ 22 60 ÷ 75 0,3 ÷ 0,5 23 ÷ 26 60 ÷ 75 0,7 ÷ 1,0 Lao động nặng 18 ÷ 20 60 ÷ 75 0,3 ÷ 0,5 22 ÷ 25 60 ÷ 75 0,7 ÷ 1,5

❖ Độ ẩm tương đối

Độ ẩm tương đối có ảnh hưởng quyết định tới khả năng thoát mồ hôi vào môi trường không khí xung quanh Quá trình này chỉ có thể xảy ra khi  < 100% Độ ẩm càng thấp thì khả năng thoát mồ hôi càng lớn, cơ thể sẽ cảm thấy dễ chịu

Độ ẩm quá cao hay quá thấp đều không tốt đối với con người - Độ ẩm cao: Khi độ ẩm tăng khả năng thoát mồ hôi kém, cơ thể cảm thấy nặng nề, mệt mỏi, và dễ gây cảm cúm Người ta nhận thấy ở một nhiệt độ và tốc độ gió không đổi, khi độ ẩm lớn khả năng bốc mồ chậm hoặc không thể bay hơi được, điều đó làm cho bề mặt da có lớp mồ hôi nhớp nháp Độ ẩm cao còn tạo ra những khó chịu khác cho con người như hiện tượng đọng sương trên bề mặt các đồ vật, nấm mốc

- Độ ẩm thấp: Khi độ ẩm thấp mồ hôi sẽ dễ bay hơi nhanh làm da khô, gây nứt nẻ

chân tay, môi… Như vậy độ ẩm thấp cũng không có lợi cho cơ thể Độ ẩm thích hợp đối với cơ thể con người nằm trong khoảng tương đối rộng φ = 50 ÷ 70% và có thể chọn theo TCVN 5687 – 2010

❖ Tốc độ không khí

Tốc độ không khí xung quanh có ảnh hưởng đến cường độ trao đổi nhiệt và trao đổi chất (thoát mồ hôi) giữa cơ thể với môi trường xung quanh, ngoài ra nó còn tạo điều

kiện cung cấp oxy Khi tốc độ lớn, cường độ trao đổi nhiệt ẩm tăng lên Vì vậy khi đứng trước gió ta cảm thấy mát và thường da khô hơn nơi yên tĩnh trong cùng điều kiện về độ ẩm và nhiệt độ

Khi nhiệt độ không khí thấp, tốc độ quá lớn thì cơ thể mất nhiệt gây cảm giác lạnh Tốc độ gió thích hợp phụ thuộc vào nhiều yếu tố: nhiệt độ gió, cường độ lao động, độ ẩm, trạng thái sức khoẻ của mỗi người Khi nhiệt độ phòng thấp cần chọn tốc độ gió nhỏ, tránh gây cảm giác lạnh

Trong kỹ thuật điều hòa không khí ta chỉ quan tâm tới tốc độ không khí trong vùng làm việc (vùng dưới 2m kể từ sàn nhà) Đây là vùng mà mọi hoạt động của con người đều xảy ra trong đó

Hình 1.10 Giới hạn chiều cao vùng làm việc

Theo tiêu chuẩn Việt Nam TCVN 5687 - 2010 tốc độ không khí bên trong nhà được quy định như sau:

Bảng 1.3 Tốc độ không khí trong nhà theo TCVN 5687 - 2010

Tốc độ không khí có ảnh hưởng đến cảm giác và sức khỏe con người trong phòng, như hướng gió cũng rất quan trọng Xem hình ảnh về các hướng gió tốt, xấu, nên và không nên sử dụng dùng để tham khảo khi bố trí lắp đặt các máy điều hòa và chọn hướng gió phù hợp trong phòng

Hình 1.11 Hướng gió phù hợp

❖ Nồng độ các chất độc hại

Khi trong không khí có các chất độc hại chiếm một tỷ lệ lớn thì nó sẽ có ảnh hưởng đến sức khỏe con người Mức độ tác hại của mỗi một chất tùy thuộc vào bản chất chất khí, nồng độ của nó trong không khí, thời gian tiếp xúc của con người, tình trạng sức khỏe…

Các chất độc hại bao gồm các chất chủ yếu sau : - Bụi: Bụi ảnh hưởng đến hệ hô hấp, tác hại của bụi phụ thuộc vào bản chất bụi, nồng độ và kích thước của nó Kích thước bụi càng nhỏ thì mức độ độc hại lớn hơn và rất khó khử bụi Hạt bụi lớn thì khả năng khử dễ dàng hơn nên ít ảnh hưởng đến con người Bụi có 2 nguồn gốc hữu cơ và vô cơ

- Khí CO2, SO2… các khí này không độc, nhưng khi nồng độ của chúng lớn thì sẽ làm giảm nồng độ Oxy trong không khí, gây nên cảm giác mệt mỏi Khi nồng độ quá lớn có thể dẫn đến ngạt thở

- Các chất độc hại khác: Trong quá trình sản xuất và sinh hoạt trong không khí có thể có lẫn các chất độc hại như NH3, Clo… là những chất rất có hại đến sức khỏe con người

❖ Độ ồn

Người ta phát hiện ra rằng, khi con người làm việc lâu dài trong khu vực có độ ồn cao thì lâu ngày cơ thể sẽ suy sụp, có thể gây một số bệnh như: stress, bồn chồn và các rối loạn gián tiếp khác Độ ồn tác động nhiều đến hệ thần kinh Mặt khác khi độ ồn lớn có thể làm mất độ tập trung trong công việc hoặc đơn giản hơn là gây sự khó chịu cho con người Vì vậy độ ồn là một yêu cầu quan trọng nhất Độ ồn cho phép trong các công trình có thể tham khảo theo bảng dưới đây

30 30

30 30

22 ÷ 6

45 40

35 30

1.2.3 Ảnh hưởng của môi trường không khí đến sản xuất

❖ Nhiệt độ

Nhiệt độ có ảnh hưởng đến nhiều loại sản phẩm Một số quá trình sản xuất đòi hỏi phải nằm trong một giới hạn nhiệt độ nhất định Ví dụ:

- Kẹo Sôcôla: (7 ÷ 8)0C; - Kẹo cao su: 200C; - Bảo quản rau quả: 100C; - Đo lường chính xác: (20 ÷ 24)0C; - Dệt: (20 ÷ 32)0C

❖ Tốc độ không khí

Khi tốc độ lớn: Sản phẩm bay hơi nước nhanh làm giảm chất lượng và khối lượng Ngoài ra, với các nhà máy sợi dệt thì làm cho sản phẩm bay khắp phòng…Vì vậy đòi hỏi tốc độ không được vượt quá mức cho phép

Khi tốc độ nhỏ: Sự tuần hoàn gió trong phòng thấp làm cho sự trao đổi nhiệt ẩm kém Lượng hơi ẩm hoặc nhiệt có thể tích tụ tại một số vùng nhất định trong phòng, ít nhiều ảnh hưởng tới sức khỏe con người và chất lượng sản phẩm trong phòng

❖ Độ trong sạch của không khí

Có nhiều ngành sản xuất bắt buộc phải thực hiện trong phòng không khí cực kỳ trong sạch như sản xuất hàng điện tử bán dẫn, phim, quang học… Một số ngành thực phẩm cũng đòi hỏi cao về độ trong sạch của không khí, tránh làm bẩn các thực phẩm

Như vậy, con người và sản xuất đều cần có môi trường không khí với các thông số thích hợp Môi trường không khí nhân tạo bằng cách thông gió, điều hòa không khí

1.3 Phân tích lựa chọn hệ thống điều hòa không khí

Hiện nay trên thị trường phổ biến 3 loại hệ thống điều hòa: Cục bộ, Water Chiller, VRV Do đó ở đây phân tích 3 hệ thống trên để lựa chọn

1.3.1 Hệ thống điều hòa cục bộ

Hình 1.12 Máy điều hòa cục bộ dạng hai mảnh

Hệ thống điều hòa không khí kiểu cục bộ là hệ thống chỉ điều hòa không khí trong một phạm vi hẹp, thường là một phòng riêng độc lập hoặc vài phòng nhỏ Trên thực tế ta thường thấy phổ biến có máy điều hòa cục bộ dạng 2 mảnh sử dụng điều khiển Máy nén thường được đặt ở bên trong dàn nóng Quá trình điều khiển sự làm việc của máy được thực hiện từ dàn lạnh thông qua bộ điều khiển có dây hoặc điều khiển từ xa

❖ Ưu điểm:

- Chi phí đầu tư thấp - Dễ dàng lắp đặt, sử dụng, bảo dưỡng, sửa chữa - Rất tiện lợi cho các không gian nhỏ hẹp và các hộ gia đình

❖ Nhược điểm:

- Công suất lạnh hạn chế, tối đa là 60.000 Btu/h - Độ dài đường ống và chênh lệch độ cao giữa các dàn bị hạn chế Đối với công trình lớn, sử dụng máy điều hòa hai mảnh rất dễ phá vỡ kiến trúc công trình, làm giảm mỹ quan, do các dàn nóng bố trí bên ngoài gây ra Trong một số trường hợp rất khó bố trí dàn nóng

1.3.2 Hệ thống điều hòa Water Chiller

Hệ thống điều hòa water chiller là hệ thống điều hòa không khí trong đó cụm máy lạnh không trực tiếp làm lạnh không khí mà làm lạnh nước, sau đó nước được dẫn theo hệ thống đường ống có bọc cách nhiệt đến các dàn trao đổi nhiệt gọi là các FCU và AHU để xử lý nhiệt ẩm không khí

❖ Ưu điểm:

- Công suất hệ thống dao động trong một khoảng lớn - Hệ thống ống nước gọn nhẹ, ít hạn chế về chiều dài cũng như chênh lệch độ cao, miễn là bơm đám ứng được nhu yêu cầu Vì vậy hệ thống phù hợp với công trình lớn, cao tầng

- Hệ thống hoạt động ổn định không phụ thuộc nhiều vào thời tiết, bền và tuổi thọ cao

- Có nhiều cấp giảm tải, cho phép điều chỉnh công suất theo phụ tải bên ngoài - Thích hợp với các công trình lớn hoặc rất lớn

❖ Nhược điểm:

- Hệ thống đòi hỏi phải có phòng máy riêng - Do vận hành phức tạp, nên phải có người chuyên trách vận hành hệ thống - Lắp đặt, sửa chữa và bảo dưỡng hệ thống tương đối phức tạp

- Chi phí đầu tư và vận hành khá lớn

Hình 1.13 Hệ thống điều hòa Water Chiller

1.3.3 Hệ thống điều hòa VRV

Máy điều hòa VRV do hãng LG của Nhật Bản phát minh đầu tiên, là hệ thống điều hòa có khả năng điều chỉnh được lưu lượng môi chất tuần hoàn và qua đó có thể thay đổi công suất theo phụ tải bên ngoài nhờ vào bộ biến tần để thay đổi tần số nguồn điện và qua đó thay đổi tốc độ quay của máy nén một cách tỷ lệ

- Hệ thống có thể vận hành khi có một số dàn lạnh hỏng hóc hay đang sửa chữa Phạm vi làm việc trong giới hạn rộng

- Chiều dài cho phép (100 m) và độ cao chênh lệch giữa dàn nóng và dàn lạnh lên đến 50 m giữa các dàn lạnh lên đến 15 m nên rất thích hợp cho các tòa nhà cao tầng

Hình 1.14 Hệ thống điều hòa VRV  Đối với công trình khách sạn Fusion Nam Phát chọn hệ thống điều hòa không khí VRV cho công trình

1.4 Chọn thông số tính toán 1.4.1 Thông số tính toán trong nhà

Đối với khách sạn 5 sao thì các thông số được chọn theo yêu cầu tiện nghi của con người Yêu cầu tiện nghi được chọn theo phụ lục A tiêu chuẩn Việt Nam TCVN 5687 - 2010

Mùa hè: - Nhiệt độ không khí trong nhà: tT = 250C ± 20C; - Độ ẩm tương đối trong nhà: φT = 65% ± 5%

- Vận tốc gió: v = 0,5 ; m/s Từ các thông số trên, dựa trên đồ thị I - d của không khí ẩm, ta tìm được các thông số còn lại:

- Entanpi: IT = 58,5 ; kJ/kg; - Độ chứa hơi: dT = 13 ; g/kgkkk

1.4.2 Thông số tính toán ngoài trời

Theo mức độ quan trọng của công trình, điều hòa không khí được chia làm 3 cấp: Điều hòa không khí cấp I: Là điều hòa tiện nghi có độ tin cậy cao nhất, duy trì các thông số vi khí hậu trong nhà trong giới hạn cho phép không phụ thuộc vào biến động khí hậu cực đại ngoài trời

Điều hòa không khí cấp II: Là điều hòa không khí có độ tin cậy trung bình, duy trì được các thông số vi khí hậu trong nhà với không quá 200 giờ trong 1 năm

Điều hòa không khí cấp III: Là hệ thống điều hòa có khả năng duy trì các thông số tính toán trong nhà với sai số lên đến 400 giờ trong 1 năm

- Điều hòa không khí cấp I tuy có mức độ tin cậy cao nhất nhưng chi phí đầu tư, lắp đặt, vận hành rất lớn nên chỉ sử dụng cho những công trình điều hòa tiện nghi đặc biệt quan trọng hoặc các công trình điều hòa công nghệ yêu cầu nghiêm ngặt như: Lăng Bác, các phân xưởng sản xuất linh kiện,

- Điều hòa không khí cấp II thường chỉ áp dụng cho các công trình chủ yếu như: khách sạn 5 sao, bệnh viện quốc tế…

- Điều hòa không khí cấp III có mức độ tin cậy thấp nhất tuy nhiên trên thực tế nó lại được sử dụng nhiều nhất do mức độ đầu tư ban đầu thấp nhất Hầu hết các công trình dân dụng như: khách sạn, văn phòng, siêu thị, hội trường, rạp hát, nhà ở…

Với công trình khách sạn Fusion Nam Phát thuộc loại điều hòa không khí cho khách sạn 5 sao nên sẽ ưu tiên trải nghiệm cho khách hàng Vậy ta nên chọn điều hòa không khí cấp II để tính toán và thiết kế cho công trình này

Theo phụ lục B tiêu chuẩn Việt Nam TCVN 5687 - 2010 xác định được thông số tính toán ngoài trời cho khu vực Đà Nẵng như sau:

Mùa hè: - Nhiệt độ không khí ngoài trời: tN = 340C; - Độ ẩm tương đối ngoài trời: φN = 62%; Tra đồ thị I - d của không khí ẩm, ta có: - Entanpi: IN = 88,62 ; kJ/kg;

- Độ chứa hơi: dN = 20,4 ; g/kgkkk

CHƯƠNG 2: TÍNH NHIỆT CHO CÔNG TRÌNH 2.1 Phương trình cân bằng nhiệt và ẩm

Xét một hệ nhiệt động bất kì, hệ luôn chịu tác động của môi trường bên ngoài và các đối tượng bên ngoài và bên trong về nhiều mặt Kết quả các thông số vi khí hậu của hệ bị thay đổi Ta gọi các tác động đó là các nhiễu loạn Đối với không gian điều hòa, các nhiễu loạn đó bao gồm: nhiễu loạn về nhiệt, về ẩm, về phát tán các chất độc hại…

2.1.1 Phương trình cân bằng nhiệt

Hệ điều hòa chịu tác động của các nhiễu loạn nhiệt chọn theo [TL 1] dưới hai dạng phổ biến sau:

- Nhiệt tỏa ra từ các nguồn nhiệt bên trong hệ gọi là các nguồn nhiệt tỏa: ΣQtỏa - Nhiệt truyền qua kết cấu bao che gọi là nguồn nhiệt thẩm thấu: ΣQ tt

Tổng hai thành phần trên gọi là nhiệt thừa:

Để duy trì chế độ nhiệt trong không gian điều hòa, trong kỹ thuật điều hòa không khí người ta phải cấp cho hệ một lượng không khí có lưu lượng Gq (kg/s) ở trạng thái V (tV, V) nào đó và lấy ra cũng lượng như vậy nhưng ở trạng thái T (tT, T) Như vậy lượng không khí này đã lấy đi từ phòng một lượng nhiệt bằng QT Ta có phương trình cân bằng nhiệt như sau:

Để hệ cân bằng ẩm và có trạng thái không khí trong phòng không đổi T(tT, T) người ta phải cung cấp cho hệ một lượng không khí có lưu lượng Gw (kg/s) ở trạng thái V(tV, φV) đã lấy đi từ hệ một lượng ẩm bằng WT Ta có phương trình cân bằng ẩm như sau:

GW - Gọi là lưu lượng thải ẩm thừa ; kg/s

2.2 Xác định lượng nhiệt thừa

Nhiệt tỏa ra do máy và các dụng cụ dùng điện như tivi, tủ lạnh, quạt gắn trần, loa

- Tính ví dụ cho tầng 2, 3: Tổng có 2 dãy hành lang cùng 6 căn 2 giường và 14 căn 1 giường gồm 40 tivi (4000 W), 42 quạt gắn trần (2100 W), 40 tủ lạnh (2600 W)

Q1 = 0,8.(4000 + 2100 + 2600) = 6960 ; W Kết quả tính toán cho các phòng được tổng kết trong bảng

Bảng 2.1 Kết quả tính nhiệt tỏa ra từ máy móc cho các phòng

Có thể chia đèn điện chiếu sáng ra làm 2 loại: Đèn dây tóc và đèn huỳnh quang Nhiệt do các nguồn sáng nhân tạo tỏa ra chỉ ở dạng nhiệt hiện

- Đối với loại đèn dây tóc: Bộ năng lượng đầu vào dù biến đổi và phát ra dưới dạng quang năng hay nhiệt năng nhưng cuối cùng đều biến thành nhiệt và được không khí trong phòng hấp thụ hết

Q21 = NS ; kW (2.6) NS - Tổng công suất các đèn dây tóc ; kW

- Đối với đèn huỳnh quang: Khoảng 25% năng lượng đầu vào biến thành quang năng, 25% được phát ra dưới dạng bức xạ nhiệt, 50% dưới dạng đối lưu dẫn nhiệt Tuy nhiên đối với đèn huỳnh quang phải trang bị thêm bộ chỉnh lưu, công suất bộ chấn lưu cỡ 25% công suất đèn Vì vậy tổn thất nhiệt trong trường hợp này:

Một vấn đề thường gặp trên thực tế là khi thiết kế không biết bố trí đèn cụ thể trong phòng sẽ như thế nào hoặc người thiết kế không có điều kiện khảo sát chi tiết toàn bộ công trình, hoặc không có kinh nghiệm về cách đèn của các đối tượng Trong trường hợp này có thể chọn theo điều kiện đủ chiếu sáng cho ở (bảng 3.2 [TL 1])

Như vậy tổn thất do nguồn sáng nhân tạo, trong trường hợp này được tính theo công thức theo [TL 2] như sau:

F: Diện tích sàn nhà ; m2

qs: Công suất chiếu sáng yêu cầu cho 1m2 diện tích sàn ; W/m2

Theo tiêu chuẩn chiếu sáng lấy qs =10 ; W/m2

- Tính ví dụ cho khu hành lang tầng 2, 3:

Khu hành lang có diện tích 142 m2

Q2 = 142.10 = 1420 ; W Kết quả tính toán cho các phòng được tổng kết trong bảng:

Bảng 2.2 Kết quả tính nhiệt tỏa do đèn chiếu sáng

Nhiệt tỏa ra từ người thay đổi theo điều kiện vi khí hậu, cường độ lao động và thể trạng cũng như giới tính Nhiệt tỏa từ người gồm 2 thành phần: