Luận văn thạc sĩ Kỹ thuật nhiệt: Nghiên cứu tối ưu hóa phương án lắp đặt của cụm dàn nóng hệ thống điều hòa không khí

Trong đó ứng dụng cánh hướng dòng cho dàn nóng được phát triển nhằm xây dựng một phương pháp hỗ trợ tiềm năng trong giải pháp nâng cao hiệu quả hoạt động của hệ thống điều hòa không khí.

TỔNG QUAN

Giới thiệu

Trong xã hội hiện đại ngày nay, hệ thống điều hòa không khí là hệ thống thiết yếu cần có trong các tòa nhà dân cư hay thương mại, tương đương với hệ thống điện và hệ thống nước Tuy nhiên, hệ thống này cũng là một trong những nguyên nhân chính dẫn đến mức tiêu thụ điện năng cao Theo nghiên cứu năm 2018 [1] hệ thống điều hòa không khí VRV/VRF chiếm đến 50% đến 70% mức tiêu thụ năng lượng trong các tòa nhà Cùng với sự bùng nổ trong việc xây dựng các tòa nhà cao tầng, nhu cầu tiêu thụ năng lượng cũng tăng mạnh Báo cáo 2023 của Tập đoàn Điện lực Việt Nam (EVN) ngày 19 tháng 5 năm 2023 chỉ ra rằng phụ tải toàn hệ thống điện quốc gia đã đạt mức kỷ lục 924 triệu kWh/ngày

Xu hướng sử dụng hệ thống điều hòa không khí VRV/VRF thay thế cho hệ điều hòa Chiller trong tòa nhà văn phòng đang gia tăng nhờ vào tính tiện lợi và hệ số chuyển đổi năng lượng cao Sự gia tăng nhu cầu xã hội kéo theo sự tăng lên của công suất nhiệt trong các tòa nhà văn phòng, dẫn đến việc lắp đặt số lượng lớn dàn nóng trong cùng một khu vực Kết quả là nhiệt độ cục bộ tăng cao do hiện tượng quẩn khí thải, khiến làm hệ thống không thể vận hành hiệu quả

Trong bối cảnh này, việc nghiên cứu nâng cao hiệu quả hoạt động của hệ thống điều hòa không khí (Heating, Ventilation, and Air conditioning – HVAC) trở nên đặc biệt quan trọng Việc cải thiện hiệu suất của hệ thống HVAC không chỉ giúp tiết kiệm năng lượng cho các tòa nhà mà còn đóng góp vào việc đảm bảo cung ứng điện trong tình trạng nhu cầu điện năng gia tăng mạnh như hiện nay.

Mục tiêu và hướng nghiên cứu

Mục tiêu chính của Luận văn là nghiên cứu và đánh giá hiệu quả của các phương án giải nhiệt cho dàn nóng của hệ thống điều hòa không khí VRV/VRF tại các công trình

2 Trong đó ứng dụng cánh hướng dòng cho dàn nóng được phát triển nhằm xây dựng một phương pháp hỗ trợ tiềm năng trong giải pháp nâng cao hiệu quả hoạt động của hệ thống điều hòa không khí Từ đó có thể đề xuất tối ưu hóa phương án lắp đặt của cụm dàn nóng hệ thống điều hòa không khí

Các vấn đề nghiên cứu cụ thể trong phạm vi Luận văn này bao gồm:

• Xây dựng mô hình vật lý lắp đặt cụm dàn nóng trên sân thượng

• Xây dựng mô hình mô phỏng động lực học lưu chất

• Kiểm tra tính độc lập của cấu trúc lưới

• Thành lập và thực hiện các ví dụ với số lượng dàn nóng bố trí khác nhau để khảo sát ảnh hưởng của số lượng dàn đến các giá trị nhiệt độ, dòng chảy,…

Từ đó đưa ra các nhận định và đề xuất để cải thiện hiệu suất làm việc hệ thống

Phương pháp nghiên cứu chính được sử dụng trong luận văn này bao gồm

• Phương pháp mô phỏng CFD để phân tích các hiện tượng nhiệt động lực học trong hệ thống

• Phương pháp thực nghiệm để xác minh kết quả mô phỏng

• So sánh và đánh giá các phương án lắp đặt dàn nóng thông qua các chỉ số hiệu suất và hiệu quả năng lượng

Tình hình nghiên cứu

1.3.1 Các công trình nghiên cứu ngoài nước

Trong xu hướng nghiên cứu hiện nay, công cụ mô phỏng động lực chất lưu (CFD - Computational Fluid Dynamics) là một phương pháp cần thiết cho các nhà nghiên cứu Mô phỏng CFD cung cấp khả năng mô phỏng và phân tích các hiện tượng liên quan đến dòng chất lưu, giúp tối ưu hóa quá trình thiết kế và phát triển sản phẩm Bằng cách mô phỏng các điều kiện thực tế, CFD giúp xác định các yếu tố ảnh hưởng đến hiệu suất và chất lượng của sản phẩm, từ đó đưa ra những giải pháp kỹ thuật hiệu quả với chi phí thấp và giảm thiểu thời gian xây dựng mô hình nghiên cứu Điều này

3 không chỉ giúp tiết kiệm thời gian và chi phí cho các doanh nghiệp mà còn đóng góp vào sự tiến bộ trong lĩnh vực nghiên cứu và phát triển sản phẩm công nghiệp

Lý thuyết về CFD được xây dựng dựa trên các phương trình vi phân như phương trình bảo toàn khối lượng, phương trình bảo toàn động lượng, phương trình năng lượng và một số phương trình khác nhằm mô phỏng tính toán các hiện tượng về nhiệt, lưu chất hoặc phản ứng hóa học xảy ra trong các hệ thống và mô hình Hiện nay, CFD sử dụng các phương pháp thiết lập thuật toán như phương pháp phần tử hữu hạn (Finite Element Methods – FEM), phương pháp sai phân hữu hạn (Finite Diffrence Methods – FDM) và phương pháp thể tích hữu hạn (Finte Volume Methods – FVM) Với sự hỗ trợ đắc lực của công cụ máy tính, việc giải các hệ phương trình mô phỏng trên theo phương pháp số đã trở nên đơn giản hơn và đem lại độ chính xác cao trong các phân tích và dự đoán

Thuật toán CFD được nhiều tổ chức và tập đoàn lớn như NASA, General Electric, Azure, Siemens, IBM, Cisco, Oracle, QiO Technologies, Dassault Sytems, ANSYSM hay Bosch sử dụng rộng rãi trong nhiều ngành công nghiệp như nghiên cứu thiết bị trao đổi nhiệt, tối ưu hóa các sản phẩm nông nghiệp, điều hòa không khí, turbine và phát triển năng lượng tái tạo [2-9] Đối với lĩnh vực năng lượng tái tạo, N M Phu và N V Hap [2-3] đã áp dụng mô phỏng dòng chảy bằng CFD dự đoán hiệu suất của máy sưởi không khí bằng năng lượng mặt trời trong các điều kiện hoạt động khác nhau

T T Ngo, et al [4 - 5] cũng đã sử dụng phần mềm ANSYS FLUENT 18.2 để mô phỏng quá trình cháy tại đầu mỏ hàn với tấm thép gia nhiệt Họ đã nghiên cứu tính đồng nhất của dòng thoát khi thay đổi hình dạng tim lửa của đầu khò khí để đảm bảo sự phân bố nhiệt độ đồng đều trên bề mặt tấm thép trong quá trình hàn

Trong lĩnh vực turbine, N V Hap và Lee G.S [6] sử dụng phần mềm ANSYS CFX để tính toán mô phỏng một turbine sử dụng môi chất lạnh R134A Dựa trên kết quả đó đưa ra mô hình turbine 3 chiều được thiết kế với hiệu suất turbine trên 80% trong phạm vi sử dụng 10-15 cánh hướng dòng ống phun

4 Trong lĩnh vực đối lưu không khí, N V Hap et al [7] đã mô phỏng quá trình hỏa hoạn trong tầng hầm để đưa ra phương án tính toán cho hệ thống thông gió N

M Phu et al [8] cũng đã mô phỏng quá trình sấy tôm để đánh giá hiệu năng sấy và quá trình biến đổi nhiệt độ trên bề mặt sản phẩm

Trong lĩnh vực truyền nhiệt, bài nghiên cứu của N.M Phu, P B Thao & D C Truyen [9] đã mô phỏng xác định dòng chảy nhiệt và dòng chất lưu của nanofluid trong một kênh có vách ngăn đối diện với bức tường gia nhiệt Đối với lĩnh vực điều hòa không khí, N.M.S Hassan, et al [10] đã sử dụng CFD để phân tích về sự phân bổ luồng không khí, nhiệt độ và áp suất dòng không khí của một trung tâm dữ liệu tại Đại học CQ ở Úc, như được minh họa tổng quát ở Hình 1.1

(b) Mô hình vật lý mô phỏng

Hình 1.1 Trung tâm dữ liệu tại Đại học CQ, Úc (a) Mô hình vật lý (b) Mô hình vật lý mô phỏng

5 Kết quả mô phỏng dự đoán nhiệt độ lớn nhất của dòng khí ở đầu vào và đầu ra lần lượt là 18℃ và 31℃ như được mô tả trong Hình 1.2, đạt được tiêu chuẩn ASHRAE

Hình 1.2 Biểu đồ nhiệt tại mặt cắt đứng

S A Nada và M A Said [11] đã thực hiện mô phỏng lắp đặt 12 dàn nóng cho

6 tầng trong trục thông gió giữa của tòa nhà với ba mô hình lắp đặt khác nhau được thể hiện trong Hình 1.3, với 2 trường hợp là có sự thông gió từ dưới lên và không có sự thông gió, tổng cộng là 6 mô hình mô phỏng

Hình 1.3 Mô hình lắp đặt hệ dàn nóng cho 6 tầng tòa nhà

Kết quả nghiên cứu chỉ ra khi đáy của trục thông gió thông suốt sẽ giảm nhiệt độ của khu vực không khí xung quanh dàn nóng, được biểu diễn trong các Hình 1.4,

Hình 1.5 và Hình 1.6 Và cũng có thể thấy được trong 3 mô hình thì mô hình (b) trong trường hợp có thông gió tự nhiên là trường hợp tối ưu nhất

Hình 1.4 Trường phân bố nhiệt độ của mô hình (a) trong 2 trường hợp có thông gió và không có thông gió

Hình 1.5 Trường phân bố nhiệt độ của mô hình (b) trong 2 trường hợp có thông gió và không có thông gió

Hình 1.6 Trường phân bố nhiệt độ của mô hình (c) trong 2 trường hợp có thông gió và không có thông gió

T T Chow, et al[12-13] đã thực hiện hai nghiên cứu mô phỏng sử dụng dàn nóng điều hòa 2 mảng đối với các chung cư cao tầng ở Hong Kong Thông qua các chỉ số về đánh giá hiệu quả năng lượng cũng chỉ ra việc lắp đặt dọc chung hướng tương đối tốt nhất Họ cũng phát hiện ra cấu trúc thông tầng dọc trục của chung cư hình chữ T có hiệu quả thông gió tốt nhất, ngược lại cấu trúc hình chữ I lại mang hiệu quả thông gió kém nhất Kiến nghị về khoảng cách giữa các dàn nóng cũng được đề xuất, với ý kiến rằng nên càng xa càng tốt

Nghiên cứu của Y Zang et al [14] mô phỏng cách lắp đặt hệ thống dàn nóng VRV cho tòa nhà 30 tầng, mô tả như Hình 1.7 và Hình 1.8 Phát hiện ra rằng việc lắp đặt dàn nóng cách tầng sẽ làm giảm nhiệt độ trung bình vào các dàn nóng đi 22% so với việc lắp đặt các dàn nóng mỗi tầng Điều này cũng cho thấy việc tạo không gian nghỉ giữa các khu vực giải nhiệt của hệ cụm dàn nóng là cần thiết

Hình 1.7 Sơ đồ bố trí và phân bố trường nhiệt độ không khí ở mặt cắt ngang của mô hình lắp đặt cách tầng

Hình 1.8 Sơ đồ bố trí và phân bố trường nhiệt độ không khí ở mặt cắt ngang của mô hình lắp đặt liên tầng

10 Nghiên cứu của Avara A, Daneshgar E [15] cho thấy việc lắp đặt dàn nóng không đảm bảo tiêu chuẩn dẫn đến nhiệt độ không khí môi trường xung quanh giàn nóng tăng lên, việc lắp đặt dàn nóng không thoáng gió hay lắp trên mái nhà bằng tôn cũng dẫn đến những tác động tiêu cực đến nhiệt độ môi trường xung quanh

1.3.2 Các công trình nghiên cứu trong nước

Bài báo của N V Hap và N M Phu [16] đã nghiên cứu mô phỏng phương án lắp đặt điều hòa cục bộ cho chung cư theo hướng dọc như Hình 1.9 Nghiên cứu chỉ ra mối tương quan giá trị giữa hiệu suất của hệ thống (COP) và góc nghiêng cửa gió thải, như được biểu diễn trong Hình 1.10 Trong phạm vi từ 0 0 𝐶 đến 30 0 𝐶, mỗi 1 0 tăng góc nghiêng sẽ gia tăng nhiệt độ vào dàn nóng trung bình 0,05 0 𝐶, trong phạm vi này giá trị COP đạt khoảng 2,45 Mức giảm COP lớn nhất vào khoảng 7% xảy ra khi nhiệt độ vượt quá 30 0 𝐶, khi đó nhiệt độ vào dàn nóng gia tăng trung bình 1,6 0 𝐶 với 1 0 góc nghiêng gia tăng tương ứng, và đồng thời nhiệt độ làm việc vượt mức cho phép là 48 0 𝐶

Hình 1.9 Mô hình vật lý lắp đặt các dàn nóng cho chung cư 15 tầng

Hình 1.10 Nhiệt độ và COP trung bình theo góc nghiêng cửa gió ngoài

CƠ SỞ LÝ THUYẾT

Sơ lược về CFD

2.1.1 Sơ lược về lịch sử phát triển:

CFD bắt đầu phát triển vào những năm 1950 nhờ sự xuất hiện của máy tính và được xây dựng dựa trên 2 nền tảng là phương pháp sai phân hữu hạn – FDM và phương pháp phần tử hữu hạn – FEM Bài báo đầu tiên sử dụng FDM để giải bài toán phân tích ứng suất trong mô hình mô phỏng đê chắn sóng của Richardson vào năm

1910 còn với phương pháp FEM được sử dụng lần đầu tiên vào năm 1956 để phân tích ứng suất máy bay Kể từ đó, 2 phương pháp trên đều được phát triển mạnh mẽ trong các lĩnh vực động lực học chất lỏng, truyền nhiệt cũng như các lĩnh vực liên quan khác Cho tới gần đây đã phát triển ra một số phương pháp mới phù hợp hơn để giải các bài toán CFD, trong đó phải kể đến phương pháp thể tích hữu hạn – FVM khi có được ưu điểm của cả hai phương pháp FDM và FEM, đồng thời có cấu trúc dữ liệu tương đối đơn giản góp phần tối ưu khả năng xử lý mô phỏng

CFD lần đầu được áp dụng vào lĩnh vực thông gió vào những năm 1970 và được ứng dụng như một công cụ nghiên cứu và dự đoán mạnh mẽ cho các hệ thống phân phối không khí phức tạp [18] Ngày nay, kỹ thuật CFD đã được ứng dụng hết sức rộng rãi trong hầu hết các lĩnh vực, trong đó có việc thiết kế, tối ưu hóa các hệ thống làm mát – tản nhiệt

CFD cung cấp thông tin chi tiết về tính chất dòng chảy như:

• Phân bố áp suất vận tốc, nhiệt độ,

• Nhận biết các lực như lực nén, lực cản,…

• Nhận biết các phản ứng biến đổi pha

• Phản ứng hóa học, cháy nổ

Và được ứng dụng trong tất cả các giai đoạn của quy trình kỹ thuật:

• Nghiên cứu khái niệm về thiết kế mới

• Phát triển sản phẩm chi tiết

CFD – mô phỏng động lực học dòng chảy hay gọi tắt là mô phỏng CFD là một nhánh của cơ học chất lưu – Fluid mechanics Mô phỏng CFD sử dụng phương pháp số – Numerical analysis để phân tích và giải quyết các bài toán liên quan đến chuyển động/dòng chảy của lưu chất, đặc tính lý hóa của các quá trình trong môi trường đang xét, đặc tính sức bền của môi trường, đặc tính nhiệt động, đặc tính động học, hay đặc tính động lực học hoặc khí động lực học, từ đó đưa ra mô hình mô phỏng để phân tích và đánh giá nghiên cứu Để thực hiện các mô phỏng CFD thì chúng ta có thể sử dụng các phần mềm chuyên dụng như FLUENT, CFX của Ansys, STAR-CCM+ của Siemens, hay OpenFOAM Hình 2.1 minh họa việc sử dụng CFD để đánh giá phân bố vận tốc gió trong một hầm đậu xe

Hình 2.1 Phân bố vận tốc gió trong một hầm đậu xe (màu đỏ minh họa vị trí có vận tốc lớn nhất)

Nền móng cơ bản của CFD là phương trình Navier-Stokes vốn là phương trình dùng để định nghĩa các dòng chảy đơn pha (khí hoặc lỏng, nhưng không đồng thời khí và lỏng) Từ nền móng đó, ta có được các phương trình khác như phương trình Euler, dòng Stokes, dòng Fanno, dòng Rayleigh, v.v Hoặc ngược lại, bằng việc bổ sung các khái niệm như “nhiệt độ hạt” – năng lượng dao động của hạt rắn (granular temperature – solids fluctuating energy) thì các hệ đa pha khí – rắn được giải gần giống như dòng liên tục

Cho đến hiện tại, các vấn đề cơ bản của CFD theo mô hình toán học gồm:

• Các dòng chảy cơ bản và dòng chảy rối bên trong và ngoài vật thể

• Dòng phản ứng đốt cháy

• Dòng đa pha có hạt phân tán trong pha liên tục

• Dòng đa pha liên tục và bề mặt phân riêng pha

• Tương tác qua lại giữa dòng chảy và vật thể chịu tác động

• Tương tác giữa động lực học dòng chảy và chuyển động phân tử hoặc từ trường

2.1.3 Quy trình mô phỏng CFD: Để có thể giải quyết một bài toán CFD cần 3 yếu tố chính: tiền xử lý, xử lý, hậu xử lý a Tiền xử lý (Pre-processing):

Xác định mục tiêu bài toán và phạm vi xử lý: Việc xác định các yếu tố tác động đến bài toán và mục tiêu tính toán giúp đưa ra các phương án và cách xử lý đúng đắn để cho ra kết quả sát với thực tế nhất

Xây dựng hình học (Geometry): Quá trình này đóng vai trò rất quan trọng trong việc định hình bản chất bài toán và tối ưu hóa quá trình xử lý số liệu Hình học có thể được xây dựng bằng nhiều phần mềm khác nhau như Solidworks, Inventor, Autocad, CATIA,… hoặc bằng các module có sẵn trong phần mềm ANSYS như DesignModeler, SpaceClaim

Chia lưới (Mesh): Đây là một quá trình chia nhỏ miền tính toán ra thành các ô lưới nhỏ (cells) không chồng lặp nhau Đây là giai đoạn quan trọng quyết định độ chính xác của kết quả mô phỏng, thời gian tính toán và tài nguyên máy tính Lưới càng chi tiết, mô hình 3D sẽ càng chính xác, cho phép mô phỏng ra mô hình với độ tin cậy cao b Xử lý (Solving):

Trong phạm vi nghiên cứu của đề tài, phương pháp thể tích hữu hạn – FVM được dùng để tính toán, thuật toán số bao gồm:

• Tích hợp các phương trình chi phối của dòng chất lỏng trên tất cả các thể tích kiểm tra (volumes control) của miền

• Tuỳ chỉnh, chuyển đổi các phương trình tích phân thu được thành một hệ phương trình đại số

• Giải phương trình đại số bằng phương pháp lặp (iterative method)

• Kiểm tra tính hội tụ của phương pháp số Kiểm tra sự độc lập của nghiệm và lưới c Hậu xử lý (Post-processing):

Xử lý số liệu tính toán và trình bày kết quả theo nhiều cách khác nhau: Đồ thị, hình ảnh hoặc số liệu Kết quả sẽ được phân tích, đối chứng để đánh giá mức độ tin cậy của bài toán

2.1.4 Giới thiệu sơ nét về phần mềm ANSYS Fluent:

ANSYS được tạo ra do nhóm nghiên cứu của Dr John Swanson từ năm 1970, hệ thống tính toán Swanson (Swanson Analysis System) tại Mỹ, dựa trên thuật toán phương pháp phần tử hữu hạn để phân tích các bài toán vật lý cơ học, chuyển các phương trình vi phân, phương trình đạo hàm riêng từ dạng giải tích về dạng số với việc sử dụng phương pháp rời rạc hóa và gần đúng để giải và mô phỏng ứng xử của hệ vật lý khi chịu tác động của các loại tải trọng khác nhau như nhiệt, điện, cơ,… Nhớ đó các bài toán kỹ thuật sau khi mô hình hóa và xây dựng mô hình toán học cho phép giải chúng với các điều kiện biên cụ thể với số bậc tự do lớn

ANSYS có những tính năng nỗi bật như sau:

• Khả năng đồ họa mạnh mẽ giúp cho việc mô hình cấu trúc rất nhanh và chính xác, cũng như truyền dẫn mô hình CAD

• Giải được nhiều loại bài toán như: tính toán chi tiết máy, cấu trúc công trình, điện, điện tử, nhiệt, lưu chất…

• Thư viện phần tử lớn, có thể thêm phần tử, loại bỏ hoặc thay đổi độ cứng của phần tử trong mô hình tính toán

• Đa dạng về tải trọng: tải tập trung, phân bố, nhiệt, vận tốc góc,…

• Phần xử lý kết quả cao cấp cho phép vẽ các đồ thị, tính toán tối ưu,…

• Có khả năng nghiên cứu những phản ứng vật lý như: trường ứng suất, trường nhiệt độ, ảnh hưởng của trường điện tử

• Giảm chi phí sản xuất vì có thể tính toán thử nghiệm

• Tạo những mẫu kiểm tra cho môi trường có điều kiện làm việc khó khăn

❖ ANSYS Fluent: Được biết đến là phần mềm mô phỏng chất lưu hàng đầu trong công nghiệp, được biết đến với khả năng mô hình hóa vật lý tiên tiến và độ chính xác hàng đầu

2.1.5 Quy trình làm một bài toán mô phỏng CFD bao gồm:

Mục đích, ý nghĩa: Đây là phần định hướng cho bài toán, xác định mục tiêu của bài toán phục vụ cho mục đích gì, có ý nghĩa thế nào

Nội dung bài toán: Đây là phần xác định các thông số đầu vào và yêu cầu đầu ra của bài toán

B2: Tạo mô hình toán học – Create Geometry

Quá trình này đóng vai trò quan trọng trong việc định nghĩa bài toán và tối ưu hóa quá trình mô phỏng Hình học có thể được thiết lập trực tiếp trên module của ANSYS như DesignModeler hoặc SpaceClaim cũng như có thể thông qua phần mềm trung gian có trên thị trường như Solidworks, Inventor, CATIA, AutoCad,…

• Kích thước lưới cục bộ

• Cải thiện chất lượng lưới

• Thiết lập điều kiện biên và nguồn nhiệt

• Thiết lập mô hình số và mục tiêu hội tụ

• Thiết lập các báo cáo và biểu đồ

Mô hình toán học mô phỏng động lực học lưu chất

Hệ phương trình Navier – Stokes được phát triển và xây dựng từ hệ 3 phương trình bảo toàn khối lượng, bảo toàn động lượng và bảo toàn năng lượng để xây dựng mô hình toán học mô phỏng động lực học lưu chất

Phương trình RANs (Averaged Navier Stokes Equations) bắt nguồn từ phương trình Navier – Stokes nhưng được tính trung bình theo thời gian và có model Turbulence giúp giảm đáng kể khối lượng tính toán Đây sẽ là phương trình chủ đạo trong quá trình tính toán mô hình chất lưu trong nghiên cứu CFD

Hệ phương trình Navier – Stokes gồm có:

❖ Phương trình bảo toàn khối lượng – The Continuty Equation (Phương trình liên tục):

Sự biến thiên của khối lượng chất lưu bên trong một thể tích kiểm tra theo thời gian bằng tổng lưu lượng của dòng đi vào và đi ra của phần tử

𝝆: khối lượng riêng của chất lưu

𝑺 𝒎 : khối lượng được thêm vào pha liên tục từ pha khuếch tán lần thứ 2 và các nguồn do người dùng định nghĩa Ở trong phạm vi khảo sát của luận văn không xét đến nên 𝑺 𝒎 = 𝟎

𝝏𝒕 + 𝒅𝒊𝒗(𝝆 𝒖⃗⃗ ) = 𝟎 Khi được biểu diễn trong hệ tọa độ (xyz), đối với dòng chảy nén được sẽ có dạng sau:

𝝏𝒕 : tốc độ thay đổi theo thời gian của khối lượng riêng

𝝏 : mô tả lưu lượng khối lượng thực chất đi ra khỏi phân tử qua các biên của nó và được gọi là lượng đối lưu Đối với dòng không nén được, khối lượng riêng 𝝆 là hằng số và phương trình có dạng:

❖ Phương trình bảo toàn động lượng – The Momentum Equation:

Tốc độ thay đổi của động lượng bằng tổng lực tác dụng lên 1 phần tử hạt

❖ Phương trình bảo toàn năng lượng – The Energy Equation:

22 Tốc độ thay đổi của năng lượng bằng tổng tỉ lệ của nhiệt được truyền vào và tổng công được sinh ra trên một phần tử lưu chất

❖ Phương trình trạng thái – Equations of state:

Bởi vì hệ phương trình Navier – Stokes có 6 ẩn, nhưng chỉ có 5 phương trình

Vì thế các nhà nghiên cứu đã đề xuất bổ sung 1 phương trình trạng thái liên hệ giữa áp suất và khối lượng riêng với nội năng 𝑖

Mô hình rối

2.3.1 Dòng chảy rối: Để có thể tính toán được phương trình liên tục và phương trình bảo toàn động lượng, mô hình dòng chảy rối được phát triền để mô tả được 6 thành phần ứng suất rối Reynolds, đảm bảo hệ phương trình RANS có đủ phương trình tương ứng với nghiệm

Tiêu chuẩn Reynolds là tỷ số giữa lực quán tính và lực nhớt, nó biểu thị sự đồng dạng của dòng lưu chất hoặc đồng dạng của trường tốc độ

• Dòng chảy tầng – laminar flow: Re < 2300

• Dòng chảy chuyển tiếp: 2300 < Re < 4000

23 2.3.2 Phương pháp mô phỏng các dòng chảy rối:

Có 3 phương pháp mô phỏng:

• Mô phỏng trực tiếp DNS (Direct Numerical Simulations):

• Mô phỏng xoáy lớn LES (Large Eddy Simulation)

• Mô phỏng Navier Stokes sử dụng số Reynolds trung bình- RANS (Reynolds Avaraged Navier Stokes)

Mô phỏng trực tiếp DNS

Các phương trình Navier – Stokes không ổn định được giải trên các lưới không gian đủ tốt để chúng có thể phân giải các thang độ dài Kolmogorov mà tại đó sự tiêu hao năng lượng diễn ra, với các bước thời gian đủ nhỏ để giải quyết chu kỳ dao động nhanh nhất Điều này làm cho DNS có thể đưa ra những mô phỏng tinh vi gần sát với thực tế nhất, tuy nhiên điều đó đồng nghĩa với việc tiêu tốn lượng lớn thời gian và tài nguyên lưu trữ Vì thế DNS hầu như chỉ ứng dụng trong các học viên và cơ quan nghiên cứu để lập mô hình các luồng đơn giản và cùng với các thử nghiệm, chứ không có khả năng ứng dụng trong thực tế

Mô phỏng xoáy lớn LES (Large

Cũng sử dụng phương trình Navier – Stokes trường hợp bất ổn định, bằng các lược bỏ các xoáy nhỏ và tập trung vào tính toán các xoáy lớn Phương pháp này cũng yêu cầu tài nguyên tính toán rất lớn

Mô phỏng Navier – Stokes sử dụng số Reynolds trung bình – RANS

Vì mô hình DNS tiêu tốn quá nhiều tài nguyên để tính toán không phù hợp cho công nghiệp nên đã phát triển ra mô hình

24 rối RANS (Reynolds-averaged Navier – Stokes turbulence models) Mô hình này được chấp nhận khi giải quyết các bài toán Navier – Stokes trên cơ sở thời gian trung bình và các phương trình bổ sung, giúp việc lưu trữ khả thi hơn

Hình 2.3 cho thấy sự khác biệt khi mô phỏng 3 phương pháp khác nhau Trong phạm vi bài nghiên cứu này sẽ sử dụng phương pháp RANS để khảo sát trên cơ sở sử dụng mô hình dòng chảy rối phụ trợ

Hình 2.2 Sự khác biệt giữa RANS, LES và DNS

Bộ mô hình k-epsilon là một trong nhưng mô hình rối phổ biến nhất, bao gồm: Standard, Realisable và RNG

Standard k-ε model Ưu điểm: Mô hình đơn giản, kết quả tính toán ổn định phù hợp cho nhiều dạng dòng trong công nghiệp

Mô hình có độ tin cậy cao và được kiểm chứng rộng rãi Nhược điểm: Mô hình khó tính toán chuẩn xác những trường hợp phức tạp như: Rotating flows, dòng có biến đổi lớn trên biến cong, dòng có xoáy, dòng có đối xứng ứng xuất Reynold

RNG k-ε model Được phát triển từ kỹ thuật thống kê

Renormalization Group Method Mô hình có đặc điểm tương tự mô hình Standard k-ε đồng thời có thêm những tính chất mà Standard k-ε không có như đường cong có tỉ lệ biến dạng cao, dạng dòng chuyển tiếp, sự truyền nhiệt và khối

Realizable k-ε model Mô hình thỏa mãn các ràng buộc toán học nhất định đối với ứng suất pháp, phù hợp với các tính chất vật lý của dòng chảy rối cũng như các dòng có biên dạng lớn Đặc biệt phù hợp trong các dạng toán:

• Bài toán về dòng planar và round jets

• Bài toán có lớp biên dưới sự biến đổi áp suất lớn, có hiện tượng separation

• Bài toán về rotation và recirculation

• Bài toán về dòng có đường cong lớn (Strong streamline curvature)

Như vậy, đối với các bài toán trong phạm vi nghiên cứu đề tài thì mô hình Realizable k-ε model là phù hợp nhất

26 Phương trình mô hình dòng chảy rối 𝒌 − 𝜺:

𝝁: Độ nhớt động lực học k: Động năng rối (the turbulant kinetic energy)

𝜺: Tiêu tán năng lượng rối (the turbulent dissipation rate)

Các hằng số phương trình: 𝑪 𝒎 = 𝟎, 𝟎𝟗; 𝑪 𝟏 = 𝟏, 𝟒𝟒; 𝑪 𝟐 = 𝟏, 𝟗𝟐

Phương pháp khối lượng hữu hạn (FVM)

Phương pháp khối lượng hữu hạn hay Phương phương pháp thể tích hữu hạn -FVM được sử dụng để phân rã hệ phương trình cơ bản cũng như hệ phương trình dòng chảy rối áp dụng cho lưu chất không chịu nén và ở chế độ ổn định Bằng cách chọn 1 thể tích hữu hạn V được bao phủ bởi mặt kín S, trong trường hợp một chiều (hai chiều nếu tính cả chiều thời gian) thì thể tích V được thay bằng miền D và mặt S được hiểu là biên G của miền, thể tích hữu hạn và mặt bao của nó được gọi là thể tích kiểm soát và mặt kiểm soát

27 Lấy tích phân phương trình định luật bảo toàn khối lượng ta thu được phương trình định luật bảo toàn khối lượng dạng tích phân:

Lý thuyết về lưới và chất lượng lưới

Chia lưới (Mesh) là một bước quan trọng nhất để có thể thực hiện mô phỏng chính xác, bằng việc chia nhỏ mô hình vật lý thành từng phần tử lưới (Cell) nhỏ và tính toán chúng, từ đó đưa ra kết quả phân tích cho tổng thể mô hình Hay nói một cách khác, Mesh là một quá trình rời rạc hóa các phần tử của hình học vật lý (Geometry)

Mỗi phần tử lưới (Cell) bao gồm các nút (vị trí tọa độ trong không gian có thể thay đổi theo loại phần tử) đại diện cho hình dáng hình học Số lượng phần tử lưới

28 càng lớn thì kết quả mô phỏng của bài toán có độ chính xác càng cao nhưng đồng thời khối lượng tính toán cũng như tài nguyên tiêu tốn cũng sẽ tăng cao và ngược lại Để có thể đảm bảo tính tối ưu khi tính toán cho mô hình, người thực hiện cần phải xác định được tài nguyên máy tính, thời gian tính toán và chất lượng tính toán để có thể chia lưới cho phù hợp Người thực hiện cần dựa vào kinh nghiệm và chuyên môn kỹ thuật để tập trung chia lưới mịn ở các vùng có sự biến thiên giá trị cao và chia lưới thô ở các vùng có sự biến thiên giá trị thấp

Có nhiều loại ô lưới và phần tử lưới khác nhau trong mô phỏng 2D và 3D Tùy thuộc vào nhu cầu và mục đích của người thực hiện mà lựa chọn loại lưới phù hợp

Hình 2.3 Các loại ô và lưới trong mô phỏng 2D và 3D

Về cơ bản có thể xác định 3 loại phần tử lưới cơ bản và thường xuyên sử dụng nhất:

• Phần tử Tetra: Độ linh hoạt rất cao, chia được cho tất cả các loại hình học Tuy nhiên đổi lại độ sai số cao

• Phần tử Hexa: Độ chính xác khi tính toán rất tốt, tuy nhiên độ linh hoạt lại không khả quan khi chia nhưng loại hình học phức tạp

• Phần tử Poly: Độ chính xác và độ linh hoạt đều ở mức vừa phải

29 a Lưới cấu trúc (Structured grid) Đây là hệ lưới có kết cấu đẹp nhất trong các hệ lưới, với các kết cấu sắp xếp hợp lý và đồng điệu, phần mềm có thể dễ dàng xác định các hệ số tọa độ i, j trong 2D và i, j, k trong 3D từ đó đưa ra kết quả chính xác nhất Tuy nhiên hệ lưới này rất khó để sử dụng cho các hình học phức tạp, không thể điều chỉnh độ mịn của lưới ở một khu vực bất kỳ

Hình 2.4 Lưới cấu trúc b Lưới cấu trúc đa khối (Block-structred grid) Để khắc phục nhược điểm không thể điều chỉnh độ mịn của lưới, lưới cấu trúc đa khối được sử dụng như 1 biến thể của lưới cấu trúc

Hình 2.5 Lưới cấu trúc đa khối

30 c Lưới không cấu trúc (Unstructured grid)

Lưới không cấu trúc được xem là loại lưới bất quy tắc, các ô lưới được sắp xếp theo một dạng tùy ý và không thể đánh các hệ số i, j, k, không có ràng buộc về bố cục ô lưới Vì thế lưới không cấu trúc có thể sử dụng cho bất cứ dạng hình học phức tạp nào và có thể dễ dàng điều chỉnh độ mịn lưới Đổi lại lưới cũng sẽ đòi hỏi nhiều tài nguyên tính toán cũng như thời gian tính toán lâu hơn

Hình 2.6 Lưới không cấu trúc

2.5.3 Tính độc lập của cấu trúc lưới (Mesh Independence):

Hệ số cấu trúc lưới hội tụ (Grid Convergence Index – GCI) Độ mịn lưới mô phỏng: Chất lượng mạng lưới là một trong những yếu tố quan trọng cần được quan tâm khí thực hiện mô phỏng CFD vì nó ảnh hưởng đến sóng xung kích, dòng chảy của lớp biên – cận biên và quá trình trộn lẫn ảnh hưởng chính đến hiệu suất tính toán Tuy nhiên, việc tạo ra mô hình với số lượng ô lưới quá lớn sẽ gia tăng khối lượng tính toán, dẫn đến việc thời gian tính toán rất lâu và khiến nó trở nên khó có thể áp dụng Cần lựa chọn được mô hình có độ mịn phù hợp, đảm bảo được khả năng tính toán trong thời gian cho phép và tại đó kết quả được xem như là độc lập với kích thước và cấu trúc của mạng lưới Độc lập cấu trúc lưới: GCI có thể giúp định lượng được độ hội tụ của kết quả mô hình mô phỏng gồm rất nhiều mắt lưới Từ đó dự đoán sai số của việc làm mịn lưới mô phỏng từ lý thuyết ngoại suy của Richardson

2.5.4 Tiêu chuẩn đánh giá chất lượng lưới:

Các tiêu chuẩn để đánh giá chất lượng lưới gồm: Ô lưới (Cell): o Skewness o Aspect ratio

Lưới (Mesh): o Orthogonal quality o Local variation or cell size - sự biến đổi cục bộ trong các phần tử a Skewness – tiêu chuẩn cho góc

𝜽 𝒎𝒂𝒙 : Góc lớn nhất trong một mặt hay một ô

𝜽 𝒎𝒊𝒏 : Góc nhỏ nhất trong một mặt hay một ô

𝜽 𝒆 : Góc của một mặt hay ô hình chữ nhật Ví dụ 60 o cho hình tam giác, 90 o cho hình chữ nhật

➢ Chỉ số Skewness nằm trong khoảng từ 0 đến 1, với 0 là tốt nhất và 1 là tệ nhất

➢ Đối với lưới Hexahedra và Quadrilateral, skewness không nên vượt quá 0.85

➢ Đối với lưới Triangle, Skewness không nên vượt quá 0.85

➢ Đối với lưới Tetrahedral, Skewness không nên vượt quá 0.9 b Aspect ratio – tỉ lệ giữa chiều dài và chiều rộng Đối với phần tử Triangle và phần tử Tetrahedral, chỉ số Aspect ratio được xác định như sau:

𝒇 là hệ số scaling (phần tử Triangle có 𝒇 = 𝟏

𝑹 và 𝒓 lần lượt là bán kính của đường tròn ngoại tiếp và nội tiếp Đối với phần tử Quadrilateral và phần tử Haxahedra, chỉ số Aspect ratio được xác định như sau:

𝒆 𝒊 : là độ dài trung bình theo hướng của mô hình

𝒏 là tổng số hướng (phần tử Quadrilateral có 𝒏 = 𝟐, phần tử Hexahedral có 𝒏 = 𝟑)

➢ Tiêu chuẩn Aspect ratio nằm trong khoảng từ 1 (tốt nhất) đến 10 (tệ nhất)

➢ Thông thường sẽ trị số Aspect ratio trong khoảng xấp xỉ 3 là phù hợp nhất c Orthogonal quality – độ trực giao của lưới

𝑨 𝒊 là véc tơ pháp tuyến của mặt

𝒇 𝒊 là véc tơ nối từ tâm của phần tử đến tâm của mặt

𝒄 𝒊 là véc tơ nối tâm của 2 phần từ

➢ Nếu như giá trị nhỏ nhất của Orthogonal quality có giá trị gần với 0 thì lưới không tốt, và giá trị nhỏ nhất của Orthogonal quality gần với 1 thì lưới tốt

➢ Già trị nhỏ nhất Orthogonal quality nằm trong khoảng từ 0 đến 1, với 0 là tệ nhất và 1 là tốt nhất

➢ Thông thường Orthogonal quality nằm ở mức 0.3 với lưới đơn và 0.15 với đa lưới là có thể chấp nhận được d Local variation or cell size – sự biến đổi cục bộ trong các phần tử

Các cell liền kề thì tỉ lệ biến đổi không được lớn hơn 20% max min e o = x 1 %

Hình 2.7 Sự biến đổi cục bộ trong các phần tử

Phương trình chuyển động của các thành phần trong dòng chảy

Đối với dòng chảy có nhiều thành phần thì thành phần khối lượng của mỗi dòng chảy 𝛾, được tính toán theo phương trình bảo toàn sau:

𝑹 𝒊 là tỷ lệ sản phẩm tạo thành do phản ứng hóa học

𝑺 𝒊 là tỷ lệ tạo thành bởi pha khuếch tán và các nguồn do người dùng định nghĩa

⃗⃗ là thông lượng khuếch tán của thành phần thứ i

PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

Kế hoạch nghiên cứu

Mô phỏng hệ thống 18 dàn nóng thực tế của Tòa nhà Vietcombank Kỳ Đồng để xác định mức độ tin cậy của mô hình mô phỏng:

1 Mô phỏng hệ thống 18 dàn nóng thực tế của Tòa nhà Vietcombank Kỳ Đồng để xác định mức độ tin cậy của mô hình mô phỏng

2 Mô phỏng hệ thống 60 và 72 dàn nóng trên sân thượng, khảo sát khả năng lắp đặt và đưa ra giải pháp tối ưu

3 Khảo sát các phương án cải tiến và đánh giá mức độ hiệu quả.

Quy trình thực hiện luận văn

Hình 3.1 Sơ đồ khối quá trình giải quyết bài toán mô phỏng

35 Quy trình giải quyết bài toán mô phỏng được thể hiện trong sơ đồ khối hình 3.1 được chia làm 4 phần chính:

✓ Hình học: o B1: Mô tả bài toán o B2: Xây dựng và xử lý hình học (Create Geometry)

✓ Xử lý và kiểm nghiệm mô hình o B3: Chia lưới o B4: Thiết lập

▪ Thiết lập thông số mô hình

▪ Thiết lập phương pháp giải

▪ Kiểm tra tính độc lập nghiệm của lưới

▪ Kiểm tra tính đúng đắn của kết quả

✓ Báo cáo kết quả o B5: Đánh giá kết quả

▪ Mô phỏng các trường hợp khác nhau

✓ Cải tiến o Đánh giá các hạn chế của mô hình, từ đó thực hiện các phương án cải tiến Trong nghiên cứu này, hệ thống lắp đặt thực tế của tòa nhà Vietcombank Kỳ Đồng được sử dụng làm trường hợp thực tế để nghiệm chứng với kết quả mô phỏng để xác định tính chính xác của thuật toán CFD Kết quả từ việc nghiệm chứng này sẽ làm cơ sở để áp dụng các thuật toán mô phỏng cho các mô hình lớn hơn, bao gồm mô hình 60 module và mô hình 72 module, cũng như mô phỏng các phương án cải tiến nhằm tối ưu hóa hệ thống

Hình học

3.3.1 Mô tả bài toán: Để xây dựng được mô hình hình học đúng cần mô tả được chi tiết bài toán, xác định mục tiêu mô phỏng cũng như các nhân tố có thể tác động đến kết quả bài toán Với thời gian thực hiện luận văn và tài nguyên máy tính cho phép, ta sẽ tính toán mô phỏng quá trình trao đổi nhiệt của cụm dàn ngưng trên tầng thượng từ lúc không khí được gia nhiệt đi ra khỏi quạt dàn nóng thoát ra ngoài môi trường

Mô tả chi tiết bài toán: Dòng khí sau khi được gia nhiệt bởi dàn nóng (heat_pump) sẽ được quạt thổi ra ngoài môi trường và được đối lưu tự nhiên Dựa trên kết quả mô phỏng nhiệt độ không khí đi vào dàn nóng để đánh giá hiệu quả hoạt động của hệ thống Dựa trên kết quả streamline và nhiệt độ của dòng không khí đi ra khỏi dàn nóng để đánh giá hiệu quả đối lưu không khí

Mục đích: thông qua việc so sánh các giá trị đo đạc tại hệ thống dàn ngưng thực tế và giá trị mô phỏng CFD để đánh giá độ tin cậy của việc mô phỏng, từ đó xây dựng các mô hình mô phỏng tương tự Đối tượng mô phỏng trong nghiên cứu này bao gồm 3 mô hình chính:

- Mô hình hệ thống Vietcombank Kỳ Đồng: 18 module RXQ16TY1

- Mô hình hệ thống 72 module: 36 module RXQ16TY1 và 36 module RXQ12TY1 được lắp xen kẽ nhau

- Mô hình hệ thống 60 module: 36 module RXQ16TY1 và 36 module RXQ12TY1 được lắp xen kẽ nhau

Hình 3.2 Hình ảnh thực tế 2 module

3.3.2 Xây dựng và xử lý hình học:

Nhằm mục đích đơn giản hóa hình học và tập trung vào việc xây dựng thể tích tính toán, mô hình chỉ xây dựng thể tích tính toán mà bỏ qua những biên dạng phức tạp, thay vào đó quy đổi các biên dạng mặt bao ngoài của vỏ dàn nóng thành các biên dạng hình học khối cơ bản nhất Phương pháp này giúp giảm bớt độ phức tạp trong quá trình mô phỏng cũng như làm giảm tài nguyên máy tính tiêu tốn cho những chi tiết không quan trọng, mà không ảnh hưởng đáng kể đến độ chính xác của kết quả Để đảm bảo tính ổn định và liên tục khi xây dựng thuật toán mô phỏng, sau khi xây dựng mô hình vật lý cho module và không gian lắp đặt, cần thiết lập không gian môi trường xung quanh với chiều cao 10m Ngoài ra, không gian thiết lập ban đầu sẽ được mở rộng thêm 3m để đảm bảo không gian mô phỏng đủ lớn cho các hiện tượng khí động học và nhiệt động học diễn ra một cách tự nhiên và chính xác Quy trình này giúp mô hình hóa một cách hiệu quả, đồng thời tối ưu hóa quá trình mô phỏng nhằm đảm bảo độ tin cậy và tính khả thi của các kết quả thu được

38 Trong đề tài này, để xây dựng mô hình hình học, nghiên cứu sử dụng phần mềm SolidWorks để xây dựng ba đối tượng mô phỏng dựa trên các thông số đầu vào Sau khi phân tích và đưa các phương án cải tiến, các mô hình sẽ được điều chỉnh và tối ưu hóa dựa trên cơ sở của ba đối tượng này a Mô hình vật lý cho module RXQ16TY1:

Hình 3.3 Catalog Daikin RXQ16TY1

Dựa trên các Catalog của hãng ta có thông số kỹ thuật của RXQ16TY1 sau khi được đơn giản hóa:

Bảng 3.1 Bảng thông số kích thước dàn ngưng RXQ16TY1 sau khi được đơn giản hóa

Thông số Giá trị Kích thước tổng 1240 x765x1657 mm Kích thước heat source 1240x760x1227 mm Đường kính quạt 600 mm

❖ Mô hình đơn giản hóa module RXQ16TY1 được xây dựng trên phần mềm Solidworks:

Hình 3.4 Mô hình vật lý RXQ16TY1 b Mô hình vật lý của module RXQ12TY1:

Bởi vì không có bản vẽ kích thước của module RXQ12TY1, và trong thực tế thì kích thước của module RXQ10TY1 có kích thước tương đương với RXQ12TY1, sự khác biệt chủ yếu nằm ở các thông số như công suất làm lạnh, điện năng tiêu thụ và lưu lượng gió

Vì thế xây dựng mô hình vật lý cho module RXQ12TY1 dựa trên kích thước của RXQ10TY1 không ảnh hưởng đến độ chính xác của tính toán mô phỏng Điều này giúp đảm bảo rằng các kết quả mô phỏng vẫn phản ánh chính xác hiệu suất và hoạt động của hệ thống điều hòa không khí mà không cần đến bản vẽ kích thước cụ thể của module RXQ12TY1

Hình 3.5 Catalog Daikin RXQ12TY1

Dựa trên các Catalog của hãng ta có thông số kỹ thuật của RXQ12TY1 sau khi được đơn giản hóa:

Bảng 3.2 Bảng thông số kích thước dàn ngưng RXQ12TY1 sau khi được đơn giản hóa thiết kế

Thông số Giá trị Kích thước tổng 930 x 765 x 1657 mm Kích thước heat source 930 x 760 x 1200 mm Đường kính quạt 740 mm

❖ Mô hình đơn giản hóa module RXQ12TY1 được xây dựng trên phần mềm Solidworks:

Hình 3.6 Mô hình vật lý RXQ12TY1

42 c Xây dựng mô hình khảo sát:

▪ Mặt bằng lắp đặt hệ thống Vietcombank Kỳ Đồng – Mô hình I:

Hình 3.7 Mặt bằng lắp đặt thực tế trên Autocad

Hình 3.8 Hình minh họa mặt cắt ngang

Dựa trên những kích thước đo đạc thực tế và bản vẽ mặt bằng lắp đặt, thiết lập bảng kích thước không gian lắp đặt ở Bảng 3.3 và tiến hành xây dựng mô hình vật lý như Hình 3.9 Việc này bao gồm các bước sau:

✓ Đo đạc kích thước thực tế: Thu thập và đo đạc chính xác các kích thước của không gian lắp đặt thực tế cũng như các module điều hòa liên quan Các kích thước này bao gồm khoảng cách giữa các module, khoảng cách giữa module với tường rào và biên dạng mặt phẳng chắn

✓ Bản vẽ mặt bằng lắp: Dựa trên các số liệu trong bản vẽ được cũng cấp đối chiếu với thực tế lắp đặt để đảm bảo các mô hình mô phỏng phán ánh chính xác hiện trạng lắp đặt

✓ Thiết lập bảng kích thước không gian lắp đặt: Xây dựng bảng kích thước chi tiết của không gian lắp đặt, bao gồm các thông số về chiều cao, chiều rộng, chiều dài, khoảng cách giữa các dàn nóng và các yếu tố cấu trúc khác trong khu vực lắp đặt

✓ Xây dựng mô hình vật lý: Sử dụng phần mềm SolidWorks để xây dựng mô hình hình học của hệ thống lắp đặt Trong quá trình này: o Mô hình chỉ xây dựng thể tích tính toán mà bỏ qua những biên dạng phức tạp o Quy đổi các biên dạng mặt bao ngoài của vỏ dàn nóng thành các biên dạng hình học khối cơ bản nhất o Phương pháp này giúp giảm bớt độ phức tạp trong quá trình mô phỏng cũng như làm giảm tài nguyên máy tính tiêu tốn cho những chi tiết không quan trọng o Cần lưu ý tránh lược bỏ những chi tiết ảnh hưởng đến kết quả mô phỏng Điều này đòi hỏi cần có kinh nghiệm mô phỏng cũng như kiến thức về động lực học chất lưu để nhận biết và điều chỉnh phù hợp

✓ Thiết lập không gian môi trường: Để đảm bảo tính ổn định và liên tục khi xây dựng thuật toán mô phỏng, không gian môi trường xung quanh được thiết lập với chiều cao 10m, và không gian thiết lập ban đầu được mở rộng thêm 3m Điều này đảm bảo rằng không gian mô phỏng đủ lớn cho các hiện tượng khí động học và nhiệt động học diễn ra một cách tự nhiên và chính xác

• Module sử dụng: RXQ16TY1

• Cách xếp module: 3 module RXQ16TY1 tạo thành một tổ

• Khoảng cách giữa giữa 2 module trong tổ: 200 mm

• Khoảng cách giữa các tổ: 600 mm

Bảng 3.3 Bảng kích thước không gian lắp đặt cụm 18 dàn ngưng sau khi được đơn giản hóa và thiết kế

Thông số Giá trị Chiều ngang không gian lắp đặt 32750 mm Chiều rộng không gian lắp đặt 2190 mm Độ dốc mái 22,5 o Khoảng cách giữa các module trong tổ 200 mm

Khoảng cách giữa các tổ máy 600 mm

(a) Hình chiếu 3D (b) Hình chiếu cạnh

Hình 3.9 Mô hình vật lý lắp đặt cụm dàn nóng trên sân thượng)

▪ Mô hình không gian lắp đặt hệ thống 72 module – Mô hình II: Đối với mô hình không gian lắp đặt hệ thống 72 module và mô hình 60 module, nghiên cứu bỏ qua bước đo đạc thực tế và đối chiếu với bản vẽ

Hình 3.10 Kích thước mặt bằng lắp đặt cụm 72 dàn ngưng

Dựa trên những thông số của 2 dự án mà hãng cung cấp để thực hiện các bước chuẩn hóa kích thước và xây dựng mô hình vật lý tương tự như mô hình I

Bảng 3.4 Bảng kích thước không gian lắp đặt cụm 72 dàn ngưng sau khi được đơn giản hóa và thiết kế

Thông số Giá trị Chiều ngang không gian lắp đặt 11420 mm Chiều dọc không gian lắp đặt 15700 mm

Chiều cao tường rào 2000 mm Chiều cao tường chắn lớn 10000 mm

▪ Mô hình không gian lắp đặt hệ thống 60 module – Mô hình III:

Hình 3.11 Kích thước mặt bằng lắp đặt cụm 60 dàn ngưng

Bảng 3.5 Bảng kích thước không gian lắp đặt cụm 72 dàn ngưng sau khi được đơn giản hóa và thiết kế

Thông số Giá trị Chiều ngang không gian lắp đặt 9200 mm Chiều dọc không gian lắp đặt 15800 mm

Chiều cao tường rào 2000 mm Chiều cao tường chắn lớn 10000 mm

Xử lý và kiểm nghiệm mô hình

3.4.1 Đánh giá chất lượng lưới:

Sau khi xây dựng mô hình vật lý cho đối tượng mô phỏng sẽ tới bước chia lưới và đánh giá chất lượng lưới Để xác định lưới sau khi chia có đạt được yêu cầu để tính toán mô phỏng hay chưa cần đánh giá chất lượng lưới thông qua 3 chỉ số: Skewness, Aspect ratio và Orthogonal Quality Ứng dụng phân tích chi tiết cho mô hình I với các bước chi tiết như sau:

B1: Chia lưới: o Chia lưới đều: Sử dụng module Mesh trong ANSYS để chia lưới đều trên toàn bộ mô hình Đảm bảo các phần tử lưới đủ nhỏ để mô phỏng các chi tiết quan trọng nhưng cũng đủ lớn để không tốn quá nhiều tài nguyên máy tính o Chia lưới cục bộ: Tăng độ chi tiết lưới ở các vùng có biến đổi lớn về lưu lượng khí hoặc nhiệt độ để tăng độ chính xác của kết quả mô phỏng

B2:Đánh giá chất lượng lưới: o Số lượng lưới: 2.845.299 phần tử o Skewness:

▪ Đánh giá độ lệch hình học của các phần tử lưới so với hình dạng lý tưởng của chúng Chỉ số Skewness nằm trong khoảng từ 0 (lý tưởng) đến 1 (xấu nhất) Để mô phỏng đạt chất lượng, chỉ số Skewness nên nằm dưới 0.5

▪ Có thể thấy phần lớn các phần tử lưới là Tetra và nằm trong vùng tiêu chuẩn từ 0 đến 0.38, chỉ có một số lượng rất ít lớn 0.38 Từ đó có thể đánh giá chất lượng ô lưới đạt chuẩn Skeness

Hình 3.12 Thống kê các phần tử lưới theo tiêu chuẩn Skewness

▪ Tỷ lệ giữa chiều dài và chiều rộng của các phần tử lưới Ascpect Ratio lý tưởng là 1, nhưng trong thực tế, giá trị này có thể lên đến 10 vẫn chấp nhận được, tùy vào yêu cầu của bài toán cụ thể

▪ Phần lớn các phần từ lưới là Tetra và nằm trong khoảng ~3, đạt tiêu chuẩn đánh giá Aspect ratio của lưới

Hình 3.13 Thống kê các phần tử lưới theo tiêu chuẩn Aspect ratio o Orthogonal Quality:

▪ Đánh giá độ vuông góc giữa các phần tử lưới Chỉ số này nằm trong khoảng từ 0 (tệ nhất) đến 1 (tốt nhất) Chỉ số Orthogonal Quality nên ở mức trên 0.7 để đảm bảo chất lượng lưới tốt

▪ Đối với độ trực giao của lưới, có thể thấy phần lớn phần tử lưới là Tetra và có giá trị từ 0.75 đến gần 1 Số giá trị bé hơn 0.5 gần như là không đáng kể Có thể đánh giá đây là lưới tốt

Hình 3.14 Thống kê các phần tử lưới theo tiêu chuẩn Orthogonal Quality

49 o Với mật độ lưới ~3 triệu phần tử, thì đây là một lưới đạt tiêu chuẩn đủ điều kiện để thực hiện tính toán mô phỏng

Sau khi hoàn thành và kiểm tra chất lượng lưới cho mô hình I, các bước chia lưới và đánh giá chất lượng lưới tương tự sẽ được áp dụng cho các mô hình II, III và các mô hình cải tiến Tuy nhiên, chi tiết các bước này sẽ không được đề cập lại cho các trường hợp sau để tránh lặp lại thông tin

Bằng cách thực hiện các bước trên, chất lượng lưới của mô hình mô phỏng sẽ được đảm bảo Từ đó giúp tăng độ chính xác và tin cậy của kết quả mô phỏng Việc đánh giá kỹ lưỡng cho mô hình I sẽ tạo tiền đề cho các mô hình khác, giúp tối ưu hóa quá trình mô phỏng tổng thể

3.4.2 Thông số thiết lập mô phỏng: a Thiết lập bài toán:

Trong quá trình chạy mô phỏng steady – state sử dụng mô hình rối Realizable k – episilon như đã được lựa chọn để đảm bảo tính chính xác và hiệu quả của kết quả mô phỏng Dưới đây là các thiết lập chi tiết cho bài toán mô phỏng

▪ Time: Steady (mô phỏng trạng thái ổn định) o Gravity:

▪ Gravitational Acceleration: Z – axis, - 9,81 𝑚/𝑠 2 (phù hợp với lực hấp dẫn trái đất, chọn trục theo thiết lập của mô hình vật lý)

▪ Energy Equation: On (Bật chế độ mô phỏng nhiệt độ và năng lượng)

▪ Near – Wall Treatment: Standard Wall Function (Chức năng tường chuẩn để xử lý dòng chảy gần tường)

▪ Full – Vicous Heating: On (tính đến sự gia nhiệt do độ nhớt)

▪ Properties: Incompressible – ideal – gas (khí lý tưởng không nén)

Các thiết lập này đã được lựa chọn dựa trên tính chất chung của dòng chảy trong hệ thống điều hòa không khí Đối với các mô hình lớn hơn như 60 moduel và 72 module, các yếu tố về tính toán dòng chảy, nhiệt độ và tương tác với môi trường xung quanh vẫn giữ nguyên Do đó, các thiết lập này có thể được áp dụng một cách hiệu quả và có tính tổng quát cho các mô hình lớn hơn

Việc áp dụng các thiết lập này cho các mô hình tiếp theo trong bài nghiên cứu sẽ đảm bảo tính chính xác và độ tin cậy của kết quả mô phỏng, cũng như giảm thiểu sự phức tạp trong quá trình thiết lập và chạy mô phỏng b Thông số điều kiện biên:

Thông số thiết bị: Module RXQ12TY1 và RXQ16TY1

Thiết lập thông số điều kiện biên cụ thể cho bài toán mô phỏng đối với mô hình

➢ Cell Zone Conditions: o Heat_source RXQ16TY1: 50130 𝑊/𝑚 3 (công suất sinh nhiệt cho module RXQ16TY1, lấy từ thông số do hãng cung cấp) o Heat_source RXQ12TY1: 50130 𝑊/𝑚 3 (công suất sinh nhiệt cho module RXQ12TY1, lấy từ thông số do hãng cung cấp) Trong trường hợp không được cung cấp thông số hoặc không thể thực nghiệm xác định, có thể tính toán bằng công thức: đ𝑖ệ𝑛 𝑛ă𝑛𝑔 𝑡𝑖ê𝑢 𝑡ℎụ + 𝑐ô𝑛𝑔 𝑠𝑢ấ𝑡 𝑙à𝑚 𝑙ạ𝑛ℎ

𝑡ℎể 𝑡í𝑐ℎ ℎ𝑒𝑎𝑡_𝑠𝑜𝑢𝑟𝑐𝑒 o Heat_source RXQ16TY1: ~ 50158 𝑊/𝑚 3 o Heat_source RXQ12TY1: ~ 50120 𝑊/𝑚 3

➢ Boundary Conditions: o Fan RXQ16TY1: 115 Pa (cột áp quạt cho mỗi quạt của module RXQ16TY1, lấy từ thông số do hãng cung cấp) o Fan RXQ12TY1: 130 Pa (cột áp quạt cho quạt của module RXQ12TY1, lấy từ thông số do hãng cung cấp)

➢ Porous_jump: Theo thông số từ hãng cung cấp

➢ Nhiệt độ môi trường: 37°C o Lựa chọn nhiệt độ môi trường theo nhiệt độ đo đạc thực nghiệm, vừa vặn cũng là ngưỡng nhiệt độ trung bình cao nhất trong năm 2023

Thiết lập thông số điều kiện biên cụ thể cho bài toán mô phỏng đối với mô hình I:

➢ Cell Zone Conditions: o Heat_source RXQ16TY1: 50130 𝑊/𝑚 3 (công suất sinh nhiệt cho module RXQ16TY1, lấy từ thông số do hãng cung cấp)

➢ Boundary Conditions: o Fan RXQ16TY1: 115 Pa (cột áp quạt cho mỗi quạt của module RXQ16TY1, lấy từ thông số do hãng cung cấp)

➢ Porous_jump: Theo thông số từ hãng cung cấp

Các thông số thiết lập này sẽ được sử dụng nhất quán cho các phương án cải tiến mô hình c Phương pháp chạy phép tính:

Báo cáo kết quả

Khi mô hình đã đạt các yêu cầu về hội tụ nghiệm và tính độc lập của cấu trúc lưới, các kết quả mô phỏng sẽ được đánh giá và phân tích

Hình 3.19 Phân bố trường nhiệt độ không khí ở mặt cắt dọc và mặt cắt ngang của mô hình

Hình 3.19 cho thấy không khí nóng thải ra từ quạt của cụm dàn nóng được thổi thẳng lên không gian phía trên Xung quanh khu vực giải nhiệt của cụm dàn nóng, nhiệt độ gần như ngang bằng với nhiệt độ môi trường, thể hiện hệ thống này hoạt động trong điều kiện giải nhiệt khá hiệu quả

(b) Hình chiếu đứng (c) Hình chiếu cạnh

Hình 3.20 Phân bố dòng streamline của mô hình

Trong Hình 3.20, dòng streamline của không khí cho thấy rằng hướng dòng khí thải thổi ra từ quạt là rất tốt Đường streamline thẳng và không hề có các vùng xoáy nào, điều này cho thấy việc giải nhiệt từ dàn nóng sẽ tốt và ngược lại

Hình 3.21 Phân bố trường vector của mô hình ở mặt cắt dọc và mặt cắt ngang

Trong Hình 3.21, các mũi tên trường vector biểu thị hướng chảy của dòng khí, cho thấy sự đối lưu không khí tương đối tốt Khí nóng thải ra từ quạt dàn nóng bốc thẳng lên cao và được thay thế bởi khí lạnh của môi trường xung quanh

Hình 3.22 Sơ đồ bố trí dàn nóng

Hình 3.23 Nhiệt độ trung bình không khí vào mỗi dàn nóng

Từ sơ đồ bố trí thứ tự các dàn nóng trên tầng thượng trong Hình 3.22 và nhìn vào nhiệt độ trung bình không khí vào 18 dàn nóng được thể hiện ở Hình 3.23 Kết quả biểu thị sự đồng đều nhiệt độ giữa các dàn nóng, với độ sai biệt chỉ trong khoảng 0.2℃, cho thấy sự tác động của vị trí đến nhiệt độ không khí đi vào dàn nóng là không đáng kể Bên cạnh đó, độ chênh nhiệt độ so với môi trường chỉ là 1.5℃, cho thấy độ hiệu quả của hệ cụm dàn nóng này đã đạt mức độ tối ưu

Các hình ảnh và số liệu mô phỏng trong luận văn cho thấy hệ thống dàn nóng được lắp đặt ở tòa nhà Vietcombank Kỳ Đồng đang vận hành một cách hiệu quả trong việc giải nhiệt Sự phối hợp giữa dòng khí nóng và không khí lạnh xung quanh diễn ra một cách hài hòa, đảm bảo sự đồng đều và hiệu quả về nhiệt độ trong quá trình hoạt động hệ thống Để gia tăng độ tin cậy của kết quả mô phỏng, nghiên cứu tiến hành so sánh nhiệt độ vào dàn nóng trong mô phỏng với nhiệt độ đo đạc thực tế để xem xét tính hợp lý của các phân tích và số liêu, đảm bảo rằng các kết luận đưa ra là chính xác và có thể ứng dụng vào thực tiễn

61 3.5.3 Đo đạc thực nghiệm: a Dụng cụ đo:

❖ Nhiệt kế khô ướt 0+50ºC: 1ºC

Nhóm Vật liệu tiêu hao Loại Nhiệt kế khô ướt Thông số 0+50ºC: 1ºC Thương hiệu Alla – Pháp Nhóm sản phẩm Hóa Việt Dụng cụ thủy tinh

❖ Máy đo nhiệt độ Testo 735

THÔNG SỐ KỸ THUẬT CHUNG

Nhiệt độ vận hành -20 đến +50°C

Vật liệu cấu tạo ABS / TPE / Kim loại

Loại pin Mangan kiềm, mignon, loại AA Nhiệt độ bảo quản -30 đến +70°C

NHIỆT ĐỘ – PT100 Dải đo -200 đến +800°C Độ chính xác ±0,2°C (-100 đến +199,9°C) ±0,2% giá trị đo (Dải đo còn lại) Độ phân giải 0,05°C

62 NHIỆT ĐỘ – TC LOẠI K (NICR-NI)

Dải đo -200 đến +1370°C Độ chính xác ±0,3°C (-60 đến +60°C) ±(0,2°C + 0,3% giá trị đo) (Dải đo còn lại) Độ phân giải 0,1°C

NHIỆT ĐỘ – TC LOẠI T (CU-CUNI) Dải đo -200 đến +400°C Độ chính xác ±0,3°C (-60 đến +60°C) ±(0,2°C + 0,3% giá trị đo) (Dải đo còn lại) Độ phân giải 0,1°C

NHIỆT ĐỘ – TC LOẠI J (FE-CUNI) Dải đo -200 đến +1000°C Độ chính xác ±0,3°C (-60 đến +60°C) ±(0,2°C + 0,3 % giá trị đo) (Dải đo còn lại) Độ phân giải 0,1°C

NHIỆT ĐỘ – TC LOẠI S (PT10RH-PT) Dải đo 0 đến +1760°C Độ chính xác ±1°C (0 đến +1760°C) Độ phân giải 1°C

Trong vùng nhiệt độ đo từ 0 đến +60°C các loại cảm biến đều có độ chính xác cao từ ±0.2 đế𝑛 ± 0.3℃ Vì thế có thể sử thiết bị này để đo đạc nhiệt độ

❖ Thiết bị đo gió Fluke 925 Đo tốc độ gió m/s: 0.40 - 25.00 m/s ft/m: 80 - 4900 ft/m Đo lưu lượng không khí

9999 ft 3 /m Đo nhiệt độ gió

Hiển thị Màn hình kép LCD 4-digit

(9999 points) LCD Đơn vị đo: Tốc độ gió: ft/m; m/s

Lưu lượng khí: CMS (m 3 /s) và CFM (ft 3 /m)

Cảm biến: Tốc độ gió/lưu lượng khí: conventional angular vane arm, ổ bi bôi trơn

Nhiệt độ gió: điện trở nhiệt

❖ Vị trí: Tòa nhà Vietcombank Kỳ Đồng

❖ Đo nhiệt độ: Để xác định nhiệt độ môi trường, nghiên cứu đã sử dụng nhiệt kế khô ướt 0+50ºC tại các vị trí trong Hình 3.24

Thời gian đo: 3 giờ/vị trí

Giá trị trung bình thu được là 37℃

Tại các vị trí đo đạc nhiệt độ môi trường, nghiên cứu cũng đo đạc vận tốc gió môi trường bằng thiết bị đo gió Fluke 925

Thời gian đo: 1 phút/ lần/vị trí Tiến hành đo 3 lần, mỗi lần cách nhau 30 phút Giá trị trung bình thu được: 1m/s

Vị trí đặt thiết bị đo Module RXQ16TY1

Hình 3.24 Vị trí đo đạc

❖ Đo nhiệt độ đi vào dàn ngưng

Hình 3.25 Hình ảnh thực tế hệ cụm dàn nóng của tòa nhà Vietcombank Kỳ Đồng

Sử dụng máy đo nhiệt độ testo 735 để xác định nhiệt độ không khí trung bình vào dàn nóng Quá trình đo được thực hiện tại 4 mặt của dàn nóng, mỗi mặt đặt thiết bị đo tại các điểm như Hình 3.26

Thời gian đo: 30s/lần Tiến hành đo 2 lần, mỗi lần cách nhau 4 giờ

Sau khi đo đạc và tính trung bình các giá trị thu được, nhiệt độ không khí trung bình đi vào mỗi dàn nóng, biểu diễn ở bảng 3.7

Vị trí đặt thiết bị đo

Hình 3.26 Vị trí đo đạc

Bảng 3.7 Số liệu đo đạc STT Nhiệt độ đầu vào (℃) Nhiệt độ môi trường (℃) ∆𝑻 (℃)

Hình 3.27 Nhiệt độ đo đạc đầu ra và đầu vào mỗi dàn nóng

Theo khuyến cáo của hãng Daikin, đối với các mô hình lắp đặt dàn nóng, nhiệt độ không khí giải nhiệt hay nhiệt độ không khí đi vào dàn nóng cần phải duy trì ở mức tối thiểu dưới 48℃ để hệ thống có thể vận hành trong điều kiện khí hậu Việt Nam Tùy vào từng khu vực và vị trí khí hậu cụ thể, con số này có thể thay đổi Nhìn vào Hình 3.27, có thể thấy nhiệt độ của không khí giải nhiệt đi vào dàn nóng đo được trong điều kiện thực tế xấp xỉ 39.1℃, chênh lệch trung bình 2.18℃ so với nhiệt độ môi trường Điều này cho thấy hệ thống dàn nóng đang hoạt động trong phạm vi khuyến cáo của nhà sản xuất và duy trì nhiệt độ giải nhiệt hiệu quả Đồng thời tác động của độ quẩn gió chỉ gia tăng nhiệt độ lên 2.18℃

Từ kết quả này, có thể kết luận rằng hệ thống dàn nóng tại tòa nhà Vietcombank

Kỳ Đồng đang vận hành khá hiệu quả, đảm bảo điều kiện nhiệt độ tối ưu cho hệ thống điều hòa không khí

Vị trí dàn nóngMức nhiệt độ làm việc tối đa Nhiệt độ đầu vàoNhiệt độ môi trường

Hình 3.28 Nhiệt độ trung bình vào dàn nóng

So sánh giá trị nhiệt độ đo đạc trong thực tế và giá trị nhiệt độ mô phỏng ta thấy có sự sai số, giá trị thực tế đo đạc được luôn cao hơn so với giá trị tính đoán Độ lệch thấp nhất là 0.0038℃ tương ứng với độ sai số là 0.01% và độ lệch cao nhất là 1.43℃ tương ứng với sai số là 3.6% Độ lệch trung bình là 1.89%

Từ kết quả phân tích cho thấy, mặc dù giá trị đo đạc thực tế có cao hơn giá trị mô phỏng, tuy nhiên sai số trong quá trình đo đạc và mô phỏng vẫn nằm trong phạm vi chấp nhận được Có thể đưa ra kết luận các thuật toán đủ cơ sở để ứng dụng thiết lập mô phỏng cho các mô hình phức tạp hơn.

Hướng nghiên cứu và phương án đề xuất

Dựa trên trên mô hình cơ sở đã xác định tính đúng đắn của thuật toán mô phỏng, nghiên cứu tiến hành mô phỏng và phân tích cho mô hình II và mô hình III Mục tiêu của các mô phỏng này để đánh giá độ hiệu quả của hệ thống và xác định ảnh hưởng của các tác nhân quẩn gió trong các cấu hình lắp đặt khác nhau.

Nhiệt độ mô phỏng Nhiệt độ đo đạc

KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ BIỆN LUẬN

Mô phỏng 2 mô hình

Hình 4.1 Mô hình vật lý lắp đặt cụm dàn nóng trên sân thượng

Trường hợp 1A: Xây dựng mô hình lắp đặt 72 module được xếp thành 6 dãy, mỗi dãy chứa 12 module xếp song song với mặt phẳng chắn

Trường hợp 1B: Xây dựng mô hình lắp đặt 60 module được xếp thành 5 dãy, mỗi dãy chứa 12 module xếp vuông góc với mặt phẳng chắn

• Module sử dụng: RXQ16TY1 và RXQ12TY1,

• Cách xếp module: Xen kẽ giữa RXQ16TY1 và RXQ12TY1, cứ 1 cặp tạo thành một tổ

• Khoảng cách giữa 2 module trong tổ: 200 mm,

• khoảng cách giữa các tổ trên một dãy: 600 mm

• Khoảng cách giữa 2 dãy: 1000 mm

72 4.1.1 Báo cáo kết quả a Phân bố trường nhiệt độ:

Trong Hình 4.2, biểu đồ nhiệt độ của không khí xung quanh cụm dàn nóng được thể hiện tại các mặt cắt khác nhau của mô hình lắp đặt Hình (a) cho thấy việc sắp xếp dàn nóng gần với tường sẽ làm gia tăng đáng kể vùng nhiệt độ khu vực đó Cùng với đó, hình (a) và (b) cho thấy luồng không khí được thổi ra từ các dàn nóng theo hướng thẳng đứng, với vùng nhiệt độ cao tập trung chủ yếu ở trung tâm và giảm dần khi tiến ra rìa

Trong khi đó, hình (c) cũng chỉ ra vùng nhiệt độ cao (có giá trị lớn hơn 48℃) tập trung chủ yếu ở phần trung tâm của cả 2 mô hình hệ thống và giảm dần xuống dưới 40℃ khi ra tới ngoài rìa Đồng thời dựa trên vùng không gian bị ảnh hưởng bởi nhiệt độ cao của 3 hình

(a), (b), (c) có thể phần nào cho thấy việc lắp đặt dãy dàn nóng song song với tường chắn có sự tập trung nhiệt độ thấp hơn cũng như ổn định hơn so với việc lắp dặt vuông góc với tường chắn

(a) Mặt cắt ngang vuông góc với tường chắn

(b) Mặt cắt dọc song song với tường chắn

(c) Mặt cắt dọc song song với tường chắn

Hình 4.2 Phân bố trường nhiệt độ không khí ở các mặt cắt (a), (b), (c) của 2 mô hình

(b) Hình chiếu mặt cắt vuông góc với tường chắn

(c) Hình chiếu mặt cắt song song với tường chắn

Hình 4.3 Phân bố dòng streamline ở các hình chiếu (a), (b), (c) của 2 mô hình

Hình 4.3 minh họa dòng streamline của không khí ra khỏi các dàn nóng Dòng streamline đi thẳng theo hướng thổi ra của quạt, thể hiện việc giải nhiệt của dàn nóng hiệu quả hơn và ngược lại Sự biến đổi màu sắc của các dòng streamline cho biết sự thay đổi độ lớn của nhiệt độ không khí

Hình (b) và (c), ngoài việc cho thấy các vùng xoáy không khí xuất hiện tại vùng trung tâm của cả 2 mô hình là nguyên do hình thành vùng nhiệt độ cao tại trung tâm, đồng thời cho thấy dòng streamline của mô hình 60 module mặc dù có số lượng dàn nóng ít hơn nhưng do cách bố trí vuông góc với tường chắn đã tạo ra các vùng xoáy không khí phía vùng rìa, dẫn dến vùng nhiệt độ cao lớn hơn nhiều so với mô hình 72 module

Hình 4.4 Phân bố trường vector ở hình chiếu mặt cắt vuông góc với tường chắn

Hình 4.4 biểu diễn trường phân bố vectơ dòng không khí được thể hiện trên mặt cắt ngang của không gian lắp đặt, và sự biển đổi màu sắc vector thể hiện độ lớn nhiệt độ của dòng không khí tại các vị trí tương ứng

Từ hướng của trường vector không khí, có thể nhận thấy rằng ở cả 2 mô hình, dòng không khí thoát ra khỏi quạt bị hút về các dàn nóng thông qua khoảng trống

77 giữa chúng, trong khi luồng không khí lạnh của môi trường bên ngoài chỉ có thể đối lưu ở các khu vực ngoài biên hệ thống Do đó, không khí lạnh không thể xâm nhập vào vùng trung tâm để giải nhiệt dẫn đến nhiệt độ của khu vực này tăng đáng kể so với nhiệt độ vùng ngoài rìa

Tuy nhiên, đối với mô hình 60 module, bởi vì diện tích không gian giữa hệ cụm dàn nóng và tường nhỏ hơn khá nhiều so với mô hình 72 module, nên trường vector gần tường của mô hình 72 module mang sắc độ biểu thị nhiệt độ thấp hơn, trong khi trường vector gần tường của mô hình 60 module mang sắc độ biểu thị nhiệt độ cao hơn, cho thấy sự thiếu hụt của không khí môi trường vào việc giải nhiệt cho vùng không gian đó d Giá trị nhiệt độ không khí trung bình đi vào dàn ngưng

Hình 4.5 Sơ đồ thứ tự bố trí dàn nóng của 2 mô hình

Hình 4.6 Biểu đồ nhiệt độ vào từng module ở hai mô hình

Thông qua sở đồ bố trí các dàn nóng ở Hình 4.5 và biểu đồ phần bố nhiệt độ ở

Hình 4.6, có thể thấy ở cả hai mô hình, vùng không khí đi vào dàn nóng ở các vị trí trung tâm đều vượt quá ngưỡng làm việc của module Tuy nhiên với mức nhiệt độ cao nhất là 57.3℃ của mô hình 72 module, thấp hơn đáng kể so với mức nhiệt độ cao nhất là 63.8℃ ở mô hình 60 module Điều này có thể giải thích rằng việc lắp các dàn nóng sát tường ảnh hưởng nghiêm trọng đến chất lượng không khí giải nhiệt so với việc lắp nhiều dàn nóng đi dọc theo bức tường nhưng cách xa hơn (trong trường hợp này là 3440 mm cho mô hình 72 module và 1600 mm cho mô hình 60 module)

Vị trí dàn nóng Nhiệt độ hoạt động Nhiệt độ môi trường Nhiệt độ làm việc tối đa

Vị trí dàn nóngNhiệt độ hoạt động Nhiệt độ môi trường Nhiệt độ làm việc tối đa

Kết quả mô phỏng cho thấy nhiệt độ không khí đi vào dàn nóng ở vùng trung tâm của cả hai mô hình đều vượt quá ngưỡng hoạt động, điều này sẽ dẫn đến việc hệ thống không thể vận hành được Bên cạnh đó, việc lắp đặt hệ cụm dàn nóng gần tường có ảnh hưởng đáng kể đến khả năng giải nhiệt của hệ thống Tuy nhiên cũng cần nghiên cứu thêm để đánh khoảng cách tối thiểu cũng như mức độ ảnh hưởng dựa trên số lượng dàn nóng

4.1.3 Hướng nghiên cứu và phương án đề xuất:

Trong phạm vi đề tài, các yếu tố khoảng cách và vị trí lắp đặt của các mô hình không được xem xét đến Nghiên cứu sẽ tập trung vào việc giảm nhiệt độ tổng thể của toàn bộ hệ thống bằng các phương án bổ sung để đảm bảo việc hệ thống vận hành bình thường, thay vì việc nghiên cứu về mức độ ảnh hưởng của khoảng cách đến tường đối với hệ thống

Dựa trên công trình nghiên cứu của N.V.Hap và cộng sự [17], phương án lắp ống hướng dòng đã được chỉ ra là có thể cải thiện nhiệt độ đi vào dàn nóng và giảm độ ảnh hưởng của dòng rối

Vì thế trong mô hình mô phỏng tiếp theo của luận văn, tác giả sẽ triển khai và đánh giá sự hiệu quả của phương án này Qua đó, dựa trên kết quả mô phỏng đánh giá độ khả thi của phương án đối với hai mô hình khảo sát

Phương án cải thiện hiệu suất lần 1

4.2.1 Kết quả mô phỏng trường hợp 2A và 2B

Trường hợp 2A: Lắp đặt ống hướng dòng thẳng 1.3m cho mô hình II (72 module) Trường hợp 2B: Lắp đặt ống hướng dòng thẳng 0.65m cho mô hình III (60 module)

Hình 4.7 Mô hình vật lý lắp đặt cụm dàn nóng có ống hướng dòng a Phân bố trường nhiệt độ:

(a) Mặt cắt ngang vuông góc với tường chắn

(b) Mặt cắt dọc song song với tường chắn

(c) Mặt cắt ngang 0.8m so với mặt đất

Hình 4.8 Phân bố trường nhiệt độ không khí ở các mặt cắt (a), (b), (c) của mô hình

72 module trong trường hợp có ống hướng dòng, và không có ống hướng dòng

Nhìn vào tổng quan từ Hình 4.8 và Hình 4.9, có thể thấy việc lắp ống hướng dòng có độ ảnh hưởng nhất định đến chất lượng không khí giải nhiệt của hệ thống Tuy nhiên, ở mô hình 72 module, các mặt cắt Hình 4.8 (a), (b), (c) cho thấy việc lắp ống hướng dòng gần như không ảnh hưởng nhiều đến nhiệt độ không khí ở vùng trung tâm Thậm chí ở mặt cắt (a) cho thấy việc lắp ống hướng dòng không mang lại hiệu quả cho khu vực gần tường khi màu sắc biểu trưng cho nhiệt độ ở khu vực này trong mô hình có lắp ống hướng dòng lại cao hơn mô hình không lắp ống hướng dòng

(a) Mặt cắt ngang vuông góc với tường chắn

(b) Mặt cắt dọc song song với tường chắn

(c) Mặt cắt ngang 0.8m so với mặt đất

Hình 4.9 Phân bố trường nhiệt độ không khí ở các mặt cắt (a), (b), (c) của mô hình 60 module trong trường hợp có ống hướng dòng, và không có ống hướng dòng

Trái ngược với đó, Hình 4.9 lại thể hiện rằng mô hình 60 module có sự cải thiện đáng kể khi sử dụng ống hướng dòng, dù cho chiều cao ống hướng dòng sử dụng cho mô hình này thấp hơn so với mô hình 72 module Chất lượng vùng không khí gần tường cũng đã được cải thiện rất đáng kể khi sử dụng ống hướng dòng b Phân bố dòng streamline

(b) Hình chiếu mặt cắt vuông góc với tường chắn

(c) Hình chiếu mặt cắt song song với tường chắn

Hình 4.10 Phân bố dòng streamline không khí ở các hình chiếu (a), (b), (c) của mô hình 72 module trong trường hợp có ống hướng dòng, và không có ống hướng dòng

Nhìn vào Hình 4.10, các hình ảnh mô phỏng thể hiện việc sử dụng ống hướng dòng đã cải thiện dòng streamline đi ra khỏi các dàn nóng của mô hình 72 module Tuy nhiên, nhìn vào hình (b), các dòng streamline thể hiện nguyên nhân chính dẫn đến việc gia tăng nhiệt độ ở vùng trung tâm hệ thống vẫn là do các vùng xoáy không khí xuất hiện tại vùng trung tâm vẫn chưa được cải thiện

(b) Hình chiếu mặt cắt vuông góc với tường chắn

(c) Hình chiếu mặt cắt song song với tường chắn

Hình 4.11 Phân bố dòng streamline không khí ở các hình chiếu (I), (II), (III) của mô hình 60 module trong trường hợp có ống hướng dòng, và không có ống hướng dòng

Với mô hình 60 module được thể hiện trong Hình 4.11, hình (c) cho thấy các vùng xoáy không khí vẫn tiếp tục xuất hiện ở vùng trung tâm hệ thống Điều đáng mừng là các vùng xoáy ngoài rìa và gần tường được minh họa trong hình (b) đã được cải thiện đáng kể, đường steamline của mô hình có ống hướng dòng đã giảm bớt đi hầu hết các đường rối Điều này chứng tỏ rằng với những trường hợp cần phải lắp đặt hệ dàn nóng gần tường, việc sử dụng ống hướng dòng thẳng cũng là một giải pháp khả thi

Hình 4.12 Phân bố trường vector ở hình chiếu mặt cắt vuông góc với tường chắn của mô hình 72 module Ở Hình 4.12 do ảnh hưởng từ việc chia lưới, nên trường vector của mô hình không có ống hướng dòng rời rạc hơn rất nhiều so với mô hình có ống hướng dòng, tuy nhiên điều đó không ảnh hưởng đến độ chính xác của kết quả mô phỏng mô hình

72 module Nhìn vào hướng của các vector, có thể thấy được chiều hướng của dòng không khí không có quá nhiều sự khác biệt, Nhìn vào sắc độ của các vector tại vùng không gian đi vào dàn nóng, có thể thấy nhiệt độ tại khu vực đó đã được giảm đi, chứng tỏ phương án này vẫn có tác động tích cực Đồng thời có sự thay đổi sắc độ ở khu vực cạnh tường chắn cho thấy nhiệt độ tại khu vực này trong trường hợp lắp ống hướng dòng lại cao hơn khi chưa lắp

(a) Hình chiếu mặt cắt vuông góc với tường chắn

(b) Hình chiếu mặt cắt song song với tường chắn

Hình 4.13 Phân bố trường vector ở mặt cắt ngang của mô hình 60 module

Hình 4.13, mô hình 60 module cho thấy sự cải thiện tích cực đối với vùng nhiệt ảnh hưởng khi lắp ống hướng dòng Vùng không khí bị ảnh hưởng có sắc độ vector giảm hơn, sắc độ của các vector tại các vùng rìa cũng cho thấy sự suy giảm nhiệt độ rõ rệt ở khu vực này Chiều hướng của trường vector trong hình (a) và (b) cũng cho thấy dòng không khí tự nhiên không còn bị cản trở khi tiếp cận các dàn nóng xếp gần tường như trong trường hợp không sử dụng ống hướng dòng Việc này cho thấy

89 phương án ống hướng dòng có thể cải thiện dòng khí đi ra khỏi dàn nóng tốt hơn Tuy nhiên trong hình (b), chiều hướng và sắc độ tại khu vực trung tâm thể hiện dòng khí thải vẫn bị hút ngược trở lại dàn nóng d Giá trị nhiệt độ không khí trung bình đi vào dàn ngưng

Hình 4.14 Sơ đồ thứ tự bố trí dàn nóng của 2 mô hình

Vị trí dàn nóng1A 2A Nhiệt độ môi trường Nhiệt độ làm việc tối đa

Hình 4.15 Biểu đồ nhiệt độ vào từng module ở hai mô hình 72 module và 60 module

Thông qua sơ đồ bố trí các dàn nóng ở Hình 4.14 và biểu đồ phân bố nhiệt độ ở Hình 4.15 (a) có thể thấy được ống hướng dòng tác động đến nhiệt độ vào dàn nóng tại khu vực trung tâm khá tốt, có thể giảm trung bình khoảng 5℃ với mức giảm nhiệt độ cao nhất lên đến 7.6℃ Tuy nhiên, đối với các dàn nóng ngoài vùng rìa gần như không có sự thay đổi đáng kể nào Điều này cho thấy chỉ có các ống hướng dòng tại vùng trung tâm mới đạt hiệu quả Và chung quy lại, ngưỡng nhiệt độ vẫn còn cao so với chỉ số yêu cầu vận hành của hệ thống

Trái lại, nhìn vào hình (b), mặc dù nhiệt độ vào hệ thống vẫn chưa đạt mức vận hành, nhưng có thể thấy được ống hướng dòng tác động đồng thời đến nhiệt độ của tất cả dàn nóng của mô hình 60 module, khoảng nhiệt độ giảm trung bình lên 5℃ với độ giảm nhiệt độ thấp nhất là khoảng 1℃ và độ giảm nhiệt độ cao nhất đến 13.7℃ Điều này cho thấy phương án này vẫn có độ khả thi nhất định

Vị trí dàn nóng1B 2B Nhiệt độ môi trường Nhiệt độ làm việc tối đa

Mặc dù phương án ống hướng dòng có hiệu quả, nhưng cả hai mô hình đều chưa đạt yêu cầu vận hành tối thiểu Bên cạnh đó, kết quả chỉ ra ống hướng dòng có tác dụng cải thiện dòng chảy rối sau khi ra khỏi dàn nóng khá hiệu quả

4.2.3 Phương án đề xuất: Ở mô hình 72 module, ống hướng dòng không mang lại hiệu quả rõ rệt như mô hình 60 module mặc dù chiều cao ống dài hơn, cũng như việc chỉ có những ống hướng dòng ở vị trí trung tâm mới tạo ra sự khác biệt Vì thế nghiên cứu đưa ra phương án đề xuất: nâng cao các ống hướng dòng ở khu vực trung tâm lên để đánh giá xem việc tác động chủ yếu vào khu vực trung tâm liệu có mang lại hiệu quả

4.2.4 Kết quả mô phỏng trường hợp 2A1

Trường hợp 2A1: Lắp đặt ống hướng dòng cao lần lượt 1.3m, 1.7m, 2m, 3m được lắp đăt thứ tự từ thấp đến cao, từ ngoài vào trong cho mô hình II

Hình 4.16 Mô hình vật lý lắp đặt cụm dàn nóng có ống hướng dòng

92 a Phân bố trường nhiệt độ

(a) Mặt cắt ngang vuông góc với tường chắn

(b) Mặt cắt dọc song song với tường chắn

(c) Mặt cắt ngang 0.8m so với mặt đất

Hình 4.17 Phân bố trường nhiệt độ không khí ở các mặt cắt (a), (b), (c) của mô hình 72 module trong trường hợp có ống hướng dòng trung tâm và ống hướng dòng 1.3m

Hình 4.17 mô tả trường hợp sử dụng phương án ống hướng dòng mới và so sánh kết quả với phương án ống hướng dòng 1.3m đối với mô hình 72 module Nhìn hình (a) và (b), có thể thấy việc nâng cao ống hướng dòng ở trung tâm có mang lại hiệu quả khi cải thiện chất lượng vùng nhiệt độ ở khu vực này

Tuy nhiên khi nhìn vào hình (c), vùng nhiệt độ ảnh hưởng của phương án này lại hầu như không thay đổi so với phương án sử dụng ống hướng dòng 1.3m ban đầu Điều này cho thấy phương hương tập trung nâng chiều cao của các ống hướng dòng ở trung tâm có thể là một hướng tiếp cận chính xác Nhưng đồng thời cũng không đem lại hiệu quả cao kể cả về mặt hiệu suất hay kinh tế, khi việc nâng cao chiều cao ống cũng sẽ mang lại những vấn đề phát sinh tiêu cực như tăng chi phí vật liệu, tăng độ khó lắp đặt, tăng lực cản gió,…

(b) Hình chiếu mặt cắt vuông góc với tường chắn

(c) Hình chiếu mặt cắt song song với tường chắn

Hình 4.18 Phân bố dòng streamline không khí ở các hình chiếu (a), (b), (c) của mô hình 72 module trong trường hợp có ống hướng dòng trung tâm và ống hướng dòng 1.3m

Nhìn vào Hình 4.18 có thể thấy hầu như không có sự khác biệt giữa 2 dòng streamline của 2 phương án Điều đó cũng tương tự với trường vector trong Hình 4.18 Điều đó cho thấy việc nâng cao chiều cao của ống hướng dòng không mang lại hiệu quả đáng kể

Hình 4.19 Phân bố trường vector ở hình chiếu mặt cắt vuông góc với tường chắn của mô hình 72 module có ống hướng dòng trung tâm và ống hướng dòng 1.3m

97 d Giá trị nhiệt độ không khí trung bình đi vào dàn ngưng

Hình 4.20 Sơ đồ thứ tự bố trí dàn nóng của 2A1

Hình 4.21 Biểu đồ nhiệt độ vào từng module ở 2A và 2A1

Phương án cải thiện hiệu suất lần 2

Bên cạnh việc khảo sát 2 mô hình với số lượng module khác nhau là 60 và 72 module Nghiên cứu cũng đưa ra 4 mô hình ống hướng dòng với kích thước đa dạng nhằm đưa ra cái nhìn tổng quan rộng hơn

Trường hợp 3A1 (TH 7): Lắp đặt ống hướng dòng có góc nghiêng 60° có hướng thổi song song với tường chắn cho mô hình II (72 module)

Trường hợp 3A2 (TH 9): Lắp đặt ống hướng dòng có góc nghiêng 25° có hướng thổi song song với tường chắn cho mô hình II (72 module)

Trường hợp 3B1 (TH 8): Lắp đặt ống hướng dòng có góc nghiêng 60° có hướng thổi song song với tường chắn cho mô hình III (60 module)

Trường 3B2 (TH 10): Xây dựng mô hình lắp đặt 60 module với ống hướng dòng có góc nghiêng 70° được lắp hướng thổi song song với tường chắn

Hình 4.22 Mô hình vật lý lắp đặt cụm dàn nóng có ống hướng dòng song song với tường chắn

Hình 4.23 Mô hình vật lý lắp đặt cụm dàn nóng có ống hướng dòng vuông góc với tường chắn

100 4.3.2 Báo cáo kết quả: a Phân bố trường nhiệt độ

Hình 4.24 Phân bố trường nhiệt độ không khí ở mặt cắt dọc theo hướng thổi của

Hình 4.25 Phân bố trường nhiệt độ không khí ở mặt cắt dọc theo hướng thổi của

Trong Hình 4.24, quan sát trường hợp 3A1 và 3B1, có thể thấy sự định hướng dòng không khí diễn ra một cách hiệu quả Các luồng không khí thải ra được đẩy thẳng ra môi trường mà không ảnh hưởng nhiều đến không gian giải nhiệt của dàn nóng, cho thấy góc độ ống ở 60° là phù hợp

Tuy nhiên, ở Hình 4.25 nhìn vào trường hợp 3B2, có thể thấy góc ống chỉ tăng lên 70° đã ảnh hưởng đến chất lượng vùng không khí sau khi thải ra đang kể Khi

101 quan sát vùng nhiệt độ ngay bên trên ống hướng dòng, có thể thấy khu vực này bị gia nhiệt khá đồng đều và ảnh hưởng đến cả vùng nhiệt độ phía dưới

Trong khi đó, khi xem xét trường hợp 3A2 với góc nghiêng ống 25°, có thể nhận thấy luồng khí thải ở khu vực giữa không thể thoát ra ngoài môi trường mà theo hướng đi lên như kỳ vọng, mà thay vào đó, luồng khí đi ngang và có phần hướng xuống Sau đó kết hợp với các luồng khí thải từ các dàn nóng ở vị trí ngoài biên, điều này gây ra tình trạng gia tăng nhiệt độ cục bộ Từ đó cho thấy cần phải tăng góc độ ống hướng dòng lên để khí thải có thể thoát ra ngoài môi trường dễ dàng hơn Có thể đi sâu vào nghiên cứu để tìm ra góc độ tối ưu nhất cho ống hướng dòng

Bên cạnh đó, khi xem xét các dàn nóng cạnh biên tường thấp, khí thải của các dàn nóng ngoài biên vẫn bị ảnh hưởng bời tường mặc dù xét về hướng hình học thì không, một phần khí thải thoát bị ngăn cản và quay ngược lại khu vực giải nhiệt dàn nóng, dẫn đến nhiệt độ không khí khu vực không gian giải nhiệt của dàn nòng nói riêng và khu vực gần sàn nói chung bị gia tăng Điều này cho thấy cần tạo ra không gian đủ thuận lợi để khí thải thoát ra và gia tăng góc độ của ống hướng dòng

Hình 4.26 Phân bố trường nhiệt độ không khí ở mặt cắt ngang 0.8m so với mặt đất của 2 mô hình 72 module

Hình 4.27 Phân bố trường nhiệt độ không khí ở mặt cắt ngang 0.8m so với mặt đất của 2 mô hình 60 module

Từ Hình 4.26 và Hình 4.27, nhìn 2 trường hợp 3A1 và 3B1 có thể thấy vùng không gian giải nhiệt của hai mô hình ổn dịnh với mức nhiệt độ thấp Với những vùng có mức nhiệt độ cao hơn xung quanh thể hiện vẫn có một phần khí thải bị hút về, nhưng không đáng kể Đối với trường hợp 3A2, vùng không gian giải nhiệt nhiệt độ bị gia tăng đáng kể, đặc biệt là ở khu vực gần tường, đồng thời với vùng nhiệt thấp tại trung tâm cho thấy hầu hết lượng khí thải thổi ra đều bị hút ngược về và tập trung khu vực ven tường Với trường hợp 3B2, vấn đề khí thải bị hút ngược vào dàn nóng vẫn tồn tại ở khu vực trung tâm, và một phần ở khu vực gần tường do bị cản trở

Hình 4.29 Hình chiếu mặt ngang song song với hướng ống

Nhìn vào Hình 4.29, có thể nhận ra trong trường hợp 3A1, dòng streamline được hiển thị là tốt nhất, khi dòng khí ra khỏi ống hướng dòng đi thẳng và ít bị bẻ cong Tiếp theo đó là trường hợp 3A2, đường streamline khí thải thoát ra vẫn khá tốt, nhưng một phần khí thải sau khi đi ra khỏi ống hướng dòng vẫn bị hút ngược về dàn nóng Điều này cho thấy không gian trống bên dưới giữa các ống hướng dòng tạo điều kiện hút một phần khí thải về không gian giải nhiệt Do đó, cho dù trường hợp

3B1 có nâng góc của ống hướng dòng lên thì vẫn không tránh khỏi sự ảnh hưởng này

Nhìn vào trường hợp 3A1 và 3B2 cũng cho thấy, với việc giảm thiểu không gian giữa các ống hướng dòng, có thể giảm thiểu tác động tiêu cực này, hầu như không có không khí bị hút ngược về, điều này cũng được minh họa trong Hình 4.30

Hình 4.30 Hình chiếu mặt ngang vuông góc với hướng ống c Phân bố trường vector

Trong Hình 4.31, trường phân bố vector ở trường hợp 3A1 thể hiện chiều hướng dòng khí rất phù hợp cho việc đối lưu tự nhiên Không khí lạnh từ môi trường có không gian để đi vào khu vực trung tâm và khu vực vùng rìa để giải nhiệt, trong khi khí thải nóng được thổi thẳng lên trời, thoát ly hoàn toàn không gian giải nhiệt Đối với trường hợp 3A2, có thể thấy được chiều hướng của khí thải thổi ra không phù hợp cho việc đối lưu khi hướng dần xuống phía không gian giải nhiệt Bên cạnh đó, vấn đề mặt chắn tạo ra các vùng xoáy nhiệt làm gia tăng nhiệt độ cục bộ cũng là một vấn đề cần quan tâm

Hình 4.31 Hình chiếu mặt ngang song song với hướng ống Đối với trường hợp 3B1 có 2 cụm dàn nóng bất đồng với nhau, một bên 3 dãy dàn nóng và một bên 2 dãy dàn nóng Với 2 dãy dàn nóng bên phải, sự đối lưu không khí là khá tốt và lượng khí thải bị hút về dàn nóng là chấp nhận được Tuy nhiên, với

3 dãy dàn nóng bên trái, từ dãy thứ 3 thì việc lượng khí thải bị hút về là đáng kể, làm giảm chất lượng không khí giải nhiệt Từ đó có thể kết luận đối với việc lắp ống theo bố trí này thì lắp đặt cho 2 dãy dàn nóng là tối ưu hơn Đồng thời cần nghiên cứu sâu hơn để đưa ra xác định xem việc tăng số dàn nóng trong mỗi dãy không ảnh hưởng nhiều đến chất lượng không khí giải nhiệt hay không

Trong trường hợp 3B2, khi góc của ống hướng dòng quá cao, khí thải ở vùng trung tâm gần như được thổi thẳng đứng, lấp đầy vùng không gian bên trên và không có nơi cho không khí lạnh luồn vào Điều này làm cho quá trình đối lưu tự nhiên không thể diễn ra hiệu quả Đây là nguyên nhân chính dẫn đến vùng không khí nóng ảnh hưởng bởi khí thải của mô hình này phủ quát nguyên hệ thống, từ đó làm giảm hiệu suất làm việc của hệ thống d Giá trị nhiệt độ không khí trung bình đi vào dàn ngưng

Hình 4.32 Sơ đồ thứ tự bố trí dàn nóng

Hình 4.33 Biểu đồ nhiệt độ vào từng module ở hai mô hình

Vị trí dàn nóng 3A1 3A2 Nhiệt độ môi trường Nhiệt độ làm việc tối đa

Vị trí dàn nóng3B1 3B2 Nhiệt độ môi trường Nhiệt độ làm việc tối đa

Từ Hình 4.33 có thể kết luận việc bố trí hướng ống song song với mặt phẳng chắn ngang là phương án hiệu quả cho hai mô hình 72 và 60 module Cả hai mô hình đều đạt mức làm việc tối ưu khi sử dụng phương án này Đối với ống hướng dòng vuông góc với mặt phẳng chắn ngang, cần giải quyết vấn đề rối dòng tại khu vực kế tường, điều này có thể cải thiện chất lượng không khí đi vào dàn nóng

Từ những phân tích trên, có thể đưa ra hai nhận định:

- Ưu tiên lắp các ống hướng dòng có hướng thổi song song với mặt phẳng chắn (nếu có), đồng thời đảm bảo không gian cho khí thải thoát ra khỏi miệng ống một cách thuận tiện

- Ưu tiên lắp các ống hướng dòng sát nhau theo chiều hướng thổi để giảm thiểu ảnh hưởng từ việc hút ngược khí thải đến mức tối đa

Khảo sát sự thay đổi điều kiện môi trường

Xây dựng lại mô hình vật lý:

Trường hợp 4A: Dựa trên cơ sở trường hợp 3A1, chiều cao tường giảm từ 2m xuống 1m và giảm chiều cao ống xuống 1m tương đương

Hình 4.34 Mô hình vật lý lắp đặt cụm dàn nóng có ống hướng dòng cong

4.4.2 Thay đổi nhiệt độ môi trường:

Khảo sát 3 trường hợp với nhiệt độ môi trường lần lượt là: 37℃, 33℃ và 29℃

112 a Phân bố trường nhiệt độ:

Hình 4.35 Phân bố trường nhiệt độ không khí ở mặt cắt ngang trong các trường hợp nhiệt độ khác nhau

113 b Giá trị nhiệt độ trung bình đi vào dàn ngưng:

Hình 4.36 Biểu đồ nhiệt độ vào từng module

Hình 4.37 Biểu đồ nhiệt độ trung bình vào dàn ngưng theo nhiệt độ môi trường

Từ Hình 4.35 và Hình 4.36 có thể thấy được nhiệt độ môi trường giảm sẽ ảnh hưởng đồng đều lên tất cả các dàn ngưng trong hệ thống Nhìn vào Hình 4.37 có thể thấy nhiệt độ trung bình vào dàn nóng tỷ lệ thuận với nhiệt độ môi trường

N hi ệt đ ộ đ i vào dà n ng ư ng ( ℃ )

Nhiệt độ môi trường 37℃ Nhiệt độ môi trường 33℃

Nhiệt độ môi trường 29℃ Nhiệt độ làm việc tối đa

N hi ệt đ ộ tr ung bì nh vào dà n ng ư ng ( ℃ )

114 4.4.3 Ảnh hưởng của hướng gió:

Thiết lập hướng gió thổi:

- Theo hướng vuông góc với mặt phẳng chắn

- Theo hướng song song với mặt phẳng chắn

Thiết lập vận tốc gió: 3m/s

Hình 4.38 Mô hình vật lý lắp đặt cụm dàn nóng có hướng gió thổi vuông góc với mặt phẳng chắn

Hình 4.39 Mô hình vật lý lắp đặt cụm dàn nóng có hướng gió thổi song song với mặt phẳng chắn

116 a Phân bố trường nhiệt độ:

Hình 4.40 Phân bố trường nhiệt độ không khí ở mặt cắt ngang ở 2 trường hợp hướng gió thổi khác nhau

Nhìn vào Hình 4.40 có thể thấy trong tình huống gió lùa hướng song song với mặt phẳng chắn có thể cải thiện quá trình giải nhiệt rất tốt Ngược lại khi gió thổi từ hướng trực diện với mặt phẳng chắn sẽ ảnh hưởng đến khả năng đối lưu và phân tán khí thải

Nhìn vào chiều hướng và màu sắc của dòng streamline trong các Hình 4.41 –

4.44, gió tự nhiên sẽ có hiệu quả tích cực trong việc giải nhiệt khu vực khí thải ở biên tiếp xúc trực tiếp với luồng gió Tuy nhiên, luồng khí thải ở khu vực trung tâm lại bị tác động tạo ra nhiều dòng rối hơn, từ đó gây ra cản trở trong việc đối lưu tự nhiên và giải nhiệt không khí

Hình 4.45 Phân bố trường vector ở mặt cắt ngang song song với hướng gió

Từ Hình 4.45 có thể thấy, luồng gió tự nhiên thổi ngang làm ảnh hưởng đến hướng thoát khí thải Tuy nhiên, trong trường hợp luồng gió song song với tường chắn, điều này thuận lợi cho luồng khí thải cuốn theo chiều gió Trái ngược với trường hợp luồng gió vuông góc với tường chắn, dòng khí theo hướng gió bị cản lại bởi tường tạo ra các xoáy khí và bị dàn ngưng hút ngược về một phần

120 d Giá trị nhiệt độ trung bình đi vào dàn ngưng:

Hình 4.46 Biểu đồ nhiệt độ vào từng module

Từ Hình 4.46 có thể thấy ảnh hưởng của gió ở vận tốc 3m/s là tương đối tệ khi nhiệt độ đi vào dàn ngưng hệ thống tăng cao đạt mức nhiệt độ làm việc tối đa ở cả hai hướng gió thổi

Từ những kết quả mô phỏng có thể kết luận:

- Sự thay đổi nhiệt độ môi trường sẽ ảnh hưởng nhiệt độ làm việc của hệ thống theo chiều hướng tỷ lệ thuận

- Khi có gió thổi tự nhiên, sẽ ảnh hưởng đến hướng thổi của khí thải, tạo ra các dòng khí xoáy làm giảm hiệu quả tản nhiệt và hiệu suất của hệ thống Với vận tốc gió 3 m/s, phương án lắp đặt ống hướng dòng cong không đạt yêu cầu làm việc của hệ thống

- Có thể đi sâu nghiên cứu thêm về sự tương quan giữa vận tốc gió tự nhiên và nhiệt độ làm việc của hệ thống

- Nghiên cứu so sánh trường hợp có ống hướng dòng và không có ống hướng dòng trong điều kiện có gió thổi mạnh

Không gió Vuông góc Song song

Nhiệt độ môi trường Nhiệt độ làm việc tối đa

Phương án cải thiện hiệu suất lần 3

Trường hợp 5A1: Lắp đặt ống hướng dòng có góc nghiêng 60°, cao 1 m được lắp song song với tường chắn cho mô hình II (72 module)

Trường hợp 5A2: Lắp đặt ống hướng dòng có góc nghiêng 60°, cao 1 m được lắp vuông góc với tường chắn và sử dụng ống hướng dòng thẳng ở khu vực gần tường chắn cho mô hình II (72 module)

Hình 4.47 Mô hình vật lý lắp đặt cụm dàn nóng có ống hướng dòng

122 4.5.2 Báo cáo kết quả: a Phân bố trường nhiệt độ:

Hình 4.48 Phân bố trường nhiệt độ không khí ở mặt cắt ngang theo hướng thổi

Hình 4.49 Phân bố trường nhiệt độ không khí ở mặt cắt ngang theo hướng thổi

Nhìn vào Hình 4.48, ta thấy trường nhiệt độ của trường hợp trước và sau khi cải tiến khá tương đồng nhau, tuy nhiên sắc độ màu tại vùng giải nhiệt trong trường hợp sau khi cải tiến lại phản ánh nhiệt độ khu vực này khá cao so với trước khi cải tiến Ngược lại, nhìn vào Hình 4.49, ta thấy sự thay đổi dòng chảy rõ rệt khi nâng góc thổi từ 25° lên 60°.Việc thay ống cong thành ống thẳng ở khu vực gần tường chắn cũng đã giải quyết vấn đề rối dòng tại vị trí này Tuy nhiên tại khu vực giải nhiệt ở vùng trung tâm vẫn gặp vấn đề về giải nhiệt

(b) 5A1 Hình chiếu mặt cắt song song với hướng thổi

Hình 4.50 Phân bố dòng streamline không khí ở hình chiếu cạnh

Nhìn Hình 4.50 có thể thấy được việc giảm chiều cao ống dẫn đến dòng streamline trở nên rối hơn, một số đường streamline cũng vì thế mà uốn cong về khu vực giải nhiệt giàn nóng Chứng tỏ ống hướng dòng chưa đủ dài để dòng khí thải có thể ổn định và thoát ra ngoài môi trường

Hình 4.51 Phân bố dòng streamline không khí ở hình chiếu cạnh

Nhìn vào Hình 4.51 có thể thấy việc sử dụng ống hướng dòng thẳng thay cho ống hướng dòng cong tại khu vực kề tường chắn mang lại hiệu quả tích cực khi loại bỏ các vùng khí xoáy tại khu vực này Tuy nhiên, sau khi cải tiến dòng streamline không khí lại có xu hướng đi thẳng lên trên đặc biệt là bên rìa ngược hướng với tường

126 mà không hướng theo chiều hướng của ống hướng dòng Bên cạnh đó, với phương án cải tiến này lại mắc phải vấn đề khí thải bị hút ngược về giàn nóng c Phân bố trường vector:

Hình 4.52 Phân bố trường vector ở hình chiếu mặt cắt vuông góc với tường chắn

Nhìn vào phân bố trường vector trong Hình 4.52, có thể thấy hướng đối lưu của dòng khí trước và sau khi cải tiến đều không có nhiều sự thay đổi

Hình 4.53 Phân bố trường vector ở hình chiếu mặt cắt vuông góc với tường chắn

Nhìn vào Hình 4.53 có thể thấy sự đối lưu tự nhiên ở vùng rìa khá tốt, các vector thể hiện dòng chảy của không khí lạnh sau khi sử dụng mô hình cải tiến khá hiệu quả

128 Tuy nhiên ở vùng trung tâm, các vector dòng thể hiện khí thải vẫn bị hút ngược về dàn nóng d Giá trị nhiệt độ trung bình đi vào dàn ngưng:

Hình 4.54 Sơ đồ thứ tự bố trí dàn nóng của 5A1 và 5A2

Hình 4.55 Biểu đồ nhiệt độ vào từng module của 5A1 và 5A2

Nhìn vào biểu đồ nhiệt độ ở Hình 4.55 có thể thấy cả hai trường hợp cải tiến đều không đạt được mức nhiệt độ tối thiểu để hệ thống có thể vận hành được

Vị trí dàn nóng5A1 5A2 Nhiệt độ môi trường Nhiệt độ làm việc tối đa

Hình 4.56 Biểu đồ nhiệt độ vào từng module ở 3A1 và 5A1

Trong trường hợp 5A1 khi so sánh với kết quả trước khi cải tiến, nhìn vào Hình

4.56 có thể thấy việc cải tiến không mang lại hiệu quả, ngược lại còn làm giảm hiệu quả làm việc của hệ thống Cho thấy việc giảm chiều dài quảng đường đi của dòng khí trong ống sẽ làm giảm độ ổn định của dòng khí khi ra khỏi ống, từ đó làm gia tăng độ rối của dòng khí thải

Hình 4.57 Biểu đồ nhiệt độ vào từng module ở 3A2 và 5A2

Vị trí dàn nóng 3A1 5A1 Nhiệt độ môi trường Nhiệt độ làm việc tối đa

Vị trí dàn nóng3A2 5A2 Nhiệt độ môi trường Nhiệt độ làm việc tối đa

130 Trong trường hợp 5A2, kết quả so sánh so với 3A2 được biểu diễn trong Hình

3.82, nhiệt độ vào dàn nóng ở gần tường (từ dàn số 60 đến dàn sô 72) đã được cải thiện rõ rệt khi sử dụng ống hướng dòng thẳng, và nhiệt độ ở ngoài rìa (từ dàn sô 1 đến dàn số 12) cũng được cải thiện khi nâng góc hướng dòng từ 25° lên 60° Tuy nhiên nhìn vào nhiệt độ khu vực trung tâm lại cho thấy việc sử dụng ống hướng dòng cải tiến không mang hiệu quả mà còn có phần làm giảm hiệu suất cải thiện không gian giải nhiệt của hệ thống

Từ những kết quả mô phỏng, có thể đưa ra kết luận:

- Việc sử dụng ống hướng dòng cong quá ngắn ảnh hưởng rất lớn hiệu quả giải nhiệt của hệ thống Có thể nghiên cứu thêm để đưa ra dộ dài ống hướng dòng tối ưu cho hệ thống hoặc đưa ra các phương án gia cố ống hướng dòng khi quá dài

- Việc sử dụng ống hướng dòng thẳng mặc dù không mang lại nhiều hiệu quả nhưng trong trường hợp ở các dàn đặt sát tường là một giải pháp hiệu quả.

Tổng hợp

Yếu tố khảo sát độ quẩn gió và đánh giá độ tối ưu của phương án cải thiện dựa trên độ chênh nhiệt độ của không khí đi vào module và nhiệt độ môi trường Nhìn vào Hình 4.58, có thể thấy được trong các phương án lắp đặt, phương án lắp đặt trong trường hợp 3A1 là tối ưu nhất cho mô hình II và phương án lắp đặt trong trường hợp

Trong trường hợp 3A1, độ chênh nhiệt độ giữa nhiệt độ môi trường và nhiệt độ vào dàn nóng thấp nhất là 0.96℃, cao nhất là 6.87℃ Đối với trường hợp 3B1, độ chênh nhiệt độ giữa nhiệt độ môi trường và nhiệt độ vào dàn nóng thấp nhất là 1.27℃, cao nhất là 8.89℃

Hình 4.58 Biểu đồ độ chênh nhiệt độ của không khí vào dàn ngưng và nhiệt độ môi trường Độ chênh nhiệt độ cao nhất đạt được là 39.4℃ nằm ở trường hợp 3A2 do ảnh hưởng của tường Đối với 2 trường hợp 5A1 và 5A2, mặc dù có mức chênh nhiệt độ trung bình cao hơn so với 2 trường hợp 2A và 2A1, nhưng lại có mức chênh nhiệt độ cao nhất thấp hơn Cụ thể là 14.07℃ (5A1) và 14.76℃ (5A2) so với 15.8℃ (2A) và 15.48

(2A1) Nguyên do là việc sử dụng ống hướng dòng thẳng tác động nhiều đối với các module ngoài biên hơn ống hướng dòng thẳng, và ngược lại ở vùng trung tâm Và các module có độ chênh nhiệt độ cao nhất ở các trường hợp tập trung ở vùng trung tâm nhiều hơn, ngoại trừ trường hợp 3A2

Bên cạnh đó, sử dụng ống hướng dòng thẳng như trường hợp có nhiều tác nhân rối dòng (TH3) mang lại hiệu quả đáng kể (TH5) với mức giảm nhiệt độ trung bình khoảng 5℃ và mức giảm nhiệt độ cao nhất lên đến 13.7℃ so với khi không dùng ống hướng dòng

Việc sử dụng ống hướng dòng cong (TH4 và TH6) có thể giảm nhiệt độ trung bình đi vào dàn nóng lên đến 4.6℃ và mức giảm nhiệt độ cao nhất là 15.8℃ chứng tỏ việc phân luồng khí thải là cần thiết để giảm thiểu sự ảnh hưởng của hiện tượng quẩn gió

Từ đó có thể kết luận phương án tối ưu hóa lắp đặt cho hai mô hình II và III là dùng ống hướng dòng cong như trường hợp 3A1 và 3B1.

TỔNG KẾT

Kết quả đạt được

5.1.1 Tìm hiểu và đánh giá độ chính xác của thuật toán mô phỏng CFD

Tìm hiểu và đánh giá độ chính xác của thuật toán mô phỏng CFD so với thực tế thông qua mô phỏng và đo đạc hệ thống dàn nóng trong tòa nhà Vietcombank Kỳ Đồng Đây là một phần quan trọng trong lĩnh vực nghiên cứu về tiết kiệm năng lượng và tối ưu hóa hoạt động của hệ thống HVAC

Trong phạm vi của đề tài luận văn thạc sĩ này, các nghiên cứu được tiến hành nhằm mục đích chính là đánh giá hiệu quả của các phương án lắp đặt và vận hành của dàn nóng

Các phương pháp nghiên cứu bao gồm việc sử dụng mô phỏng CFD để đánh giá độ chính xác của thuật toán so với thực tế, xây dựng mô hình lắp đặt bằng phần mềm SolidWorks, và tạo lưới tính toán chính xác bằng công cụ Fluent Meshing của phần mềm ANSYS Fluent Bằng cách này, các phương án được đưa ra có thể được thử nghiệm và đánh giá trước khi triển khai thực tế

Kết quả của nghiên cứu cho thấy độ sai số trung bình giữa đo đạc thực tế và mô phỏng tính toán CFD là 1,89% với độ lệch cao nhất là 3,6% Điều này thể hiện độ tin cậy của quá trình mô phỏng tính toán CFD

5.1.2 Đưa ra phương án lắp đặt tối ưu cho hệ thống lắp đặt 60 và 72 dàn nóng trong trường hợp không có gió

Trong cả hai mô hình, việc sử dụng ống hướng dòng cong hướng gió thổi về nơi không có mặt chắn giống như bố trí trong trường hợp của 3A1 và 3B1 với mức độ hiệu quả tương đương nhau cho thấy có thể ứng dụng cho các trường hợp lắp đặt có bố trí tương tự

5.1.3 Đánh giá hiệu quả của các phương án lắp đặt và vận hành dàn nóng

Kết quả chỉ ra trong trường hợp dòng khí thoát ra khỏi quạt dàn nóng bị rối (TH 3), việc sử dụng ống hướng dòng thẳng (TH 5) mang lại hiệu quả đang kể với mức giảm nhiệt độ trung bình khoảng 5℃ và mức giảm nhiệt độ cao nhất lên đến 13.7℃

133 Tuy nhiên ở các trường hợp không có dòng rối (TH 4 và TH 6), với các dòng khí mang nhiệt độ cao tập trung với nhau tạo thành một vùng không khí nóng lớn, hiệu quả của ống hướng dòng thẳng là gần như không đáng kể, thậm chí còn mang tác động ngược lại như trong trường hợp của TH 6

Trong tình huống đó, việc sử dụng ống hướng dòng cong chia tách vùng không khí nóng đó ra là biện pháp hữu hiệu gia tăng hiệu suất giải nhiệt không khí vùng không gian làm việc của hệ thống Thông qua TH 2, 4 và 7, có thể thấy việc sử dụng ống hướng dòng thẳng chỉ có thể giảm nhiệt độ đi vào dàn nóng xuống trung bình khoảng 2.3℃ với mức giảm nhiệt độ cao nhất là 8.8℃ Nhưng với ống hướng dòng cong có thể nâng mức giảm nhiệt độ trung bình lên 4.6℃ (gấp 191%) và mức giảm nhiệt độ cao nhất là 15.8℃ (gấp 178%) Cho thấy rằng khi thể tích luồng không khí nóng hòa trộn quá lớn, khả năng tải nhiệt bằng đối lưu tự nhiên sẽ giảm mạnh, do đó việc ưu tiên các thiết kế lắp đặt phân luồng khí thải là cần thiết để đảm bảo hiệu suất hoạt động của hệ thống

Tuy nhiên, việc tăng cường mức độ nghiêng của ống hướng dòng thẳng không phải lúc nào cũng làm tăng hiệu suất làm việc, mà thậm chí có thể gây ra hiện tượng đối lưu không mong muốn Đồng thời, việc tăng số lượng dàn nóng trong mỗi dãy không có ảnh hưởng đáng kể đến chất lượng không khí làm việc so với việc gia tăng số lượng dãy dàn nóng

Các kết quả phân tích cũng xác định tác động của gió làm giảm hiệu quả làm việc của cụm dàn nóng trong hệ thống Trong trường hợp của TH 11, góc gió hướng vuông góc với tường chắn làm tăng nhiệt độ trung bình đi vào dàn nóng lên 2.5℃, góc gió hướng song song với tường chắn làm tăng nhiệt độ trung bình đi vào dàn nóng lên 1.5℃

Nghiên cứu đã chứng minh được độ chính xác của phương pháp mô phỏng CFD trong việc đánh giá hiệu quả giải nhiệt của cụm dàn nóng Kết quả nghiên cứu cho thấy tầm quan trọng của việc sử dụng các phương án thiết kế lắp đặt phù hợp như ống hướng dòng thẳng – cong để gia tăng hiệu suất giải nhiệt Đồng thời, nghiên cứu cũng chỉ ra các yếu tố thiết kế và môi trường như hướng gió và số lượng dàn nóng ảnh hưởng đến hiệu suất hoạt động của hệ thống Việc đánh giá kỹ lưỡng các phương án lắp đặt và vận hành là cần thiết để đảm bảo hoạt động hiệu quả và tiết kiệm năng lượng cho hệ thống HVAC

Trong phạm vi của đề tài nghiên cứu, và trên cơ sở các kết quả đã mô phỏng tác giả đề xuất phương án tối ưu hóa lắp đặt của cụm dàn nóng hệ thống điều hòa không khí trong hai công trình ở mô hình II và III.

Hạn chế của luận văn

Luận văn không tránh khỏi những hạn chế sau:

- Luận văn chưa xem xét các yếu tố về thay đổi khoảng cách, vị trí lắp đặt hay cách bố trí giữa các module

- Chỉ xác định tính khả thi của phương án trên lý thuyết, trong khi trong quá trình lắp đặt thực tế có thể còn phát sinh nhiều yếu tố phức tạp cần được xem xét kỹ lưỡng hơn

- Chưa đạt được sự xác định rõ ràng về biên dạng tối ưu đối cho cánh hướng dòng cong, điều này cần sự nghiên cứu và thử nghiệm kỹ lưỡng hơn

- Chưa đưa ra phương án hiệu quả để giải quyết vấn đề trong trường hợp có gió thổi, khi điều này ảnh hưởng đến hiệu suất làm việc của hệ thống

Định hướng phát triển

Đề tài nghiên cứu nâng cao hiệu quả làm việc cho cụm dàn nóng của hệ thống điều hòa không khí có rất nhiều hướng phát triển trong tương lai

- Tiếp tục nghiên cứu để xác định biên dạng tối ưu của cánh hướng dòng cong, thông qua việc thực hiện các thử nghiệm và mô phỏng chính xác hơn

- Nghiên cứu đánh giá ảnh hưởng của vận tốc gió đến hiệu quả làm việc của hệ thống, để đưa ra các phương pháp hiệu chỉnh và cải thiện

- Nghiên cứu đánh giá tính khả thi của phương án đối với hệ thống có nhiều cụm dàn nóng hơn, để áp dụng cho các tòa nhà có quy mô lớn hơn

- Nghiên cứu phát triển ống hướng dòng cong phối hợp phân cụm dàn nóng để tạo ra phân vùng đối lưu luồng không khí giải nhiệt, giúp giảm thiểu vùng không khí nóng tập trung quá lớn và tăng hiệu suất làm việc của hệ thống

DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO

[1] N Trung and P Toi, "Nghiên cứu, đề xuất suất tiêu thụ điện năng cho văn phòng làm việc: Áp dụng tính toán cho văn phòng làm việc tại Hà Nội," Tạp Chí Khoa

Học Công Nghệ Xây Dựng (KHCNXD) - ĐHXDHN, vol 12, no 2, pp 59-64,

[2] M P Nguyen and V H Nguyen, "Performance evaluation of a solar air heater roughened with conic-curve profile ribs based on efficiencies and entropy generation," Arabian Journal for Science and Engineering, vol 45, pp 9023-

[3] T T Ngo et al., "Enhancement of exit flow uniformity by modifying the shape of a gas torch to obtain a uniform temperature distribution on a steel plate during preheating," Applied Sciences, vol 8, p 219, 2018 doi: 10.3390/app8112197

[4] T T Ngo et al., "Improvement of the steel-plate temperature during preheating by using guide vanes to focus the flame at the outlet of a gas torch," Energies, vol 12, p 869, 2019 doi: 10.3390/en12050869

[5] H V Nguyen and G S Lee, "Design and analysis of a radial turbine for ocean thermal energy conversion," Transactions of the Korean Society of Mechanical

Engineers B, vol 39, pp 207-214, 2015 doi: 10.3795/KSME-B.2015.39.3.207

[6] H V Nguyen et al., "Computational fluid dynamics analysis for basement ventilation in TH of a fire," Journal of Advanced Marine Engineering and Technology, vol 44, pp 333-337, 2020 doi: 10.5916/jamet.2020.44.4.333

137 [7] M P Nguyen et al., "Experimental and numerical investigation of transport phenomena and kinetics for convective shrimp drying," TH Studies in Thermal

[8] M P Nguyen et al., "Heat and fluid flow characteristics of nanofluid in a channel baffled opposite to the heated wall," CFD Letters, vol 13, pp 33-44,

[9] M P Nguyen et al., "Thermohydraulic performance and entropy generation of a triple-pass solar air heater with three inlets," Energies, vol 14, p 6399, 2021 doi: 10.3390/en14196399

[10] N M S Hassan et al., "Temperature monitoring and CFD analysis of data centre," Procedia Engineering, vol 56, pp 551-559, 2013

[11] S A Nada and M A Said, "Performance and energy consumptions of split type air conditioning units for different arrangements of outdoor units in confined building shafts," Applied Thermal Engineering, vol 123, pp 874-890, 2017 doi: 10.1016/j.applthermaleng.2017.05.104

[12] T T Chow et al., "Effect of condensing unit layout at building re-entrant on split-type air-conditioner performance," Energy and Buildings, vol 34, pp 227-

[13] T T Chow et al., "Placement of condensing units of split-type air-conditioners at low-rise residences," Applied Thermal Engineering, vol 22, pp 1431-1444,

138 [14] A Avara and E Daneshgar, "Optimum placement of condensing units of split- type air-conditioners by numerical simulation," Energy and Buildings, vol 40, no 7, pp 1268-1272, 2008 doi: 10.1016/j.enbuild.2007.11.011

[15] Y Zang et al., "Outdoor air thermal plume simulation of layer-based VRF air conditioners in high-rise buildings," Energy Procedia, vol 142, pp 3787-3792,

[16] N V Hap and M P Phu, "Ảnh hưởng góc nghiêng cửa gió ngoài đến hiệu quả làm việc của dàn nóng điều hòa không khí trong các tòa nhà chung cư cao tầng,"

Sci Tech Dev J - Eng Tech., vol 5, no 3, pp 1586-1595, 2015

[17] V T Nguyen, V H Tran, T M T Nguyen, M P Nguyen, and V H Nguyen,

"Research on improving the working efficiency of the group installation of outdoor units of the VRF air conditioning system," Journal of Technical Education Science, vol 72B, pp 33-41, 2022 doi: 10.54644/jte.72B.2022.1265

[18] P V Nielsen, "Fifty years of CFD for room air distribution," Building and Environment, vol 91, pp 78-90, 2015