Tính toán kiểm tra, dựng revit văn phòng quản lý nhà máy thép tungwang và mô phỏng Đánh giá mức Độ tiện nghi nhiệt cho văn phòng làm việc

TÓM TẮT Đồ án "TÍNH TOÁN KIỂM TRA, DỰNG REVIT VĂN PHÒNG QUẢN LÝ NHÀ MÁY THÉP TUNGWANG VÀ MÔ PHỎNG, ĐÁNH GIÁ ĐIỀU KIỆN TIỆN NGHI NHIỆT CHO VĂN PHÒNG LÀM VIỆC " tập trung vào quá trình tí

TỔNG QUAN VỀ ĐIỀU HÒA KHÔNG KHÍ

Tính cấp thiết của đề tài

Ngày càng có nhiều công trình đội ngũ xây dựng, từ những tòa nhà chọc trời, các dự án chung cư đến các trung tâm thương mại và bệnh viện hiện đại Mục tiêu của những công trình này không chỉ là tạo ra những không gian sống và làm việc, mà còn là xây dựng những cộng đồng vững mạnh Chúng cung cấp chỗ ở ổn định, mang lại cơ hội việc làm và góp phần tạo ra một hệ sinh thái đầy đủ cho xã hội Để đáp ứng nhu cầu ngày càng cao về điều kiện sống và làm việc, việc duy trì môi trường thoải mái với điều kiện khí hậu và nhiệt độ ổn định là hết sức quan trọng Trong bối cảnh này, hệ thống điều hòa không khí (ĐHKK) và thông gió trở thành những yếu tố không thể thiếu, đặc biệt trong những công trình hiện đại Sự ảnh hưởng trực tiếp của chúng đối với con người là vô cùng lớn, đóng vai trò quan trọng trong khả năng sinh hoạt và hoạt động hàng ngày

Hệ thống ĐHKK chuẩn không chỉ là yếu tố quan trọng của môi trường sống, mà còn đảm bảo điều kiện lý tưởng cho học tập, làm việc và sinh hoạt Đối với các khu dân cư lớn hoặc các công trình có số lượng người sử dụng lớn, hệ thống này trở nên phức tạp hơn, đòi hỏi sự tính toán và lắp đặt hiện đại

Khi chúng ta nhìn vào các khu vực công nghiệp và những phân xưởng với môi trường làm việc chịu áp lực cao hoặc thấp, quản lý lượng khí thải CO2 và kiểm soát nhiệt độ trở nên quan trọng hơn bao giờ hết Các biện pháp kỹ thuật tiên tiến là chìa khóa để giữ cho không khí luôn trong tình trạng tốt, tránh tình trạng khó thở và ngạt thở trong không gian làm việc Đặc biệt, với sự tập trung lượng người lớn, việc kiểm soát nhiệt độ và lượng khí

CO2 toả ra trở thành vấn đề cấp bách Điều này không chỉ ảnh hưởng đến sức khỏe của con người mà còn có thể ảnh hưởng đến hiệu suất máy móc và thiết bị trong môi trường làm việc Việc duy trì điều kiện thoải mái không chỉ là yếu tố chính trong sản xuất mà còn đảm bảo sự an toàn và thoải mái cho nhân viên

Tóm lại, hệ thống ĐHKK đóng một vai trò không thể phủ nhận trong việc đảm bảo môi trường sống và làm việc hiện đại Qua quá trình nghiên cứu và học tập tại đại học, sự quan trọng của chúng trở nên rõ ràng và không thể phủ nhận.

Mục tiêu của đề tài

Chúng em đã tiến hành đặt ra các mục tiêu và kỳ vọng chi tiết cho việc tính toán và kiểm tra hệ thống Điều Hòa Không Khí và Thông Gió cho Văn phòng điều hành của nhà máy thép Tung Wang Bà Rịa, nhằm đảm bảo rằng môi trường làm việc bên trong toà nhà được tối ưu hóa cho mọi người sử dụng

Mục tiêu chính của chúng em là đảm bảo rằng cả khách hàng và nhân viên có trải nghiệm thoải mái và dễ chịu nhất Điều này đòi hỏi chúng tôi phải tính toán và thiết kế hệ thống ĐHKK và thông gió một cách cẩn thận, nhằm đảm bảo hiệu quả hoạt động từ góc độ năng lượng và sự tiết kiệm, giúp giảm tiêu thụ năng lượng và chi phí liên quan Chúng em cũng cam kết tuân thủ tất cả các tiêu chuẩn an toàn và môi trường, bao gồm cả các quy chuẩn thiết kế và tiêu chuẩn kỹ thuật quốc gia, để đảm bảo rằng hệ thống được xây dựng với sự an toàn và bảo vệ môi trường hàng đầu

Ngoài ra, chúng em đã đặc biệt quan tâm đến việc đáp ứng đúng nhu cầu và yêu cầu của công trình, bằng cách điều chỉnh thiết kế để phù hợp với điều kiện đặc thù của khu vực Bà Rịa Điều này bao gồm cả việc xử lý các yếu tố về khí hậu và môi trường địa phương, nhằm đảm bảo rằng hệ thống hoạt động hiệu quả trong mọi điều kiện

Tóm lại, mục tiêu cuối cùng của chúng em là tạo ra một hệ thống ĐHKK và thông gió không chỉ hiệu quả và an toàn mà còn tiết kiệm năng lượng, nhằm mang lại một môi trường làm việc thoải mái và tiện nghi nhất cho tất cả các bên liên quan trong văn phòng điều hành của nhà máy thép Tung Wang Bà Rịa.

Phạm vi và đối tượng nghiên cứu nghiên cứu

Đối tượng nghiên cứu: Văn phòng điều hành của nhà máy thép Tung Wang Bà Rịa Trong đề tài tính toán thiết kế hệ thống điều hòa không khí và thông gió

Tài liệu tiêu chuẩn thiết kế dựa vào tiêu chuẩn TCVN 5687-2010 Ngoài ra còn có tiêu chuẩn SSS553-2009 và ASHREA 62.1-2013, nếu các thông số thiết kế của tiêu chuẩn TCVN 5687-2010 không có hoặc yêu cầu khác của chủ đầu tư.

Tổng quan về điều hòa không khí

Điều hòa không khí (Air conditioning, viết tắt là AC) là tạo ra và duy trì các điều kiện vi khí hậu trong phòng theo một công thức định trước mà không phụ thuộc vào các điều kiện bên ngoài

Có 2 loại điều hòa không khí: Điều hòa không khí tiện nghi: phụ vụ tiện nghi cho con người, Cung cấp sự thoải mái và chăm sóc cho người sử dụng trong các không gian sống và làm việc hàng ngày và thường dùng cho các công trình không yêu cầu khắt khe về độ ẩm, nhiệt độ như:

 Nhà hàng Điều hòa không khí công nghệ: phục vụ cho quá trình sản xuất, bảo quản Cần duy trì điều kiện môi trường ổn định để đảm bảo chất lượng sản phẩm các sản phẩm yêu cầu khắt khe về nhiệt độ, độ ẩm, nồng độ các chất như

 Kho bảo quản cách linh kiện điện tử, chip bán dẫn

 Phòng thí nghiệm và nghiên cứu

Ngoài kiểm soát nhiệt độ và độ ẩm, Đối với các không gian yêu cầu khắc nghe về vệ sinh như phòng sạch, phòng mổ, phòng lab nghiên cứu thì còn có các yêu cầu cao về kiểm soát về nồng độ các chất trong không khí, độ ồn, tốc độ gió

Lịch sử hình thành điều hoà không khí Từ thời cổ đại, con người đã áp dụng các phương pháp để điều chỉnh không khí môi trường Hoàng đế Rome Varius Avitus trong thời kỳ 218-222 đã dùng núi tuyết để tạo gió mát cho cung điện "The Origins of Air Conditioning" mô tả nhiều thử nghiệm điều hoà không khí, bao gồm cả công trình của Agricola năm 1555 và thiết kế hệ thống thông gió của Leonardo de Vinci John Gorrie (1845) tạo máy lạnh đầu tiên cho bệnh viện, đặt nền móng cho công nghiệp điều hoà không khí Puzzi Smith (1850) đưa ra dự án đầu tiên cho phòng ở Công ty Linde (1894) xây hệ thống điều hoà bằng máy lạnh amoniac

Carrier phát triển máy lạnh ejector cho tàu hỏi, nhưng ý tưởng này không thành công do sự thay thế đầu máy hơi bằng máy diesel và điện Mặc dù máy lạnh phát triển nhanh chóng, nhưng việc điều hoà bằng nước vẫn được sử dụng cho tàu hỏa vì tính đơn giản Điều hoà không khí trên máy bay trở nên quan trọng, với hệ thống turbin nên khí và bơm nhiệt để sưởi ấm Bơm nhiệt là loại máy lạnh sử dụng để sưởi ấm trong mùa đông, phát triển mạnh mẽ dưới ảnh hưởng của công nghiệp điều hoà không khí

Việc điều hòa không khí không chỉ giới hạn trong các khu vực tiện nghi như nhà ở, nhà hàng, nhà hát, rạp chiếu phim, hội trường, phòng họp, khách sạn và trường học, mà còn được coi là một tiêu chuẩn xa xỉ và sang trọng tại châu Âu Đồng thời, công nghệ điều hòa cũng đã trải qua sự phát triển đồng đều trong nhiều lĩnh vực sản xuất khác nhau

Các ngành công nghiệp như sợi dệt, thuốc lá, in ấn, phim ảnh, dược liệu, đỏ da, quang học, điện tử, cơ khí chính xác và nhiều lĩnh vực khác đều tích hợp hệ thống điều hòa không khí để duy trì điều kiện môi trường lý tưởng Ví dụ, trong ngành công nghiệp giếng mỏ, hệ thống điều hòa không khí đã được phát triển mạnh mẽ để bảo vệ sức khỏe và tăng cường hiệu suất lao động của công nhân Đến năm 1932, môi chất freon R12 được đưa vào sử dụng Đến hiện nay đã cải tiến, tạo ra nhiều loại môi chất có hiệu suất cao hơn như R404a, R32, R410A Điều hòa không khí đã có mặt ở hầu như toàn bộ các công trình kiến trúc như văn phòng, khách sạn, xưởng làm việc, bệnh viện, rạp phim, Từ đó hệ thống điều hòa không khí cũng phát triển đa dạng hơn với nhiều loại như Water chiller, VRV, VRF, Multi, Cục bộ.

Giới thiệu về công trình tính toán

Hình 1.1 Văn phòng điều hành của nhà máy thép Tung Wang Bà Rịa

Hình 1.2 Vị trí địa lý của văn phòng điều hành

Dự án văn phòng điều hành của nhà máy thép Tung Wang Bà Rịa tọa lạc tại khu công nghiệp Mỹ Xuân B1-phường Mỹ Xuân -TX Phú Mỹ-Tp.BRVT là văn phòng điều hành hiện đại, sang trọng gồm 3 tầng, tổng công trình cao 13,5 m Công trình cách thành phố Hồ Chí Minh 53,3 km, mặt trước tòa nhà hướng về hướng Đông Bắc, phía Tây là sông Đồng Nai, gần nhiều cảng biển tiện cho việc nhập xuất hàng Công trình phục vụ cho việc điều hành, quản lý, tiếp thị và bán hàng, tổ chức sự kiện và hội nghị cho các doanh nghiệp Mỗi tầng có diện tích sàn 800 m 2 , Với tổng diện tích sàn 3200 m 2 (bao gồm cả sân thượng):

 Tầng 1: Ram dốc, tiền sảnh phía trước, phòng trưng bày truyền thống, cầu thang, nhà WC nam nữ, phòng hội trường, văn phòng sale, phòng khách, phòng họp

 Tầng 2: Cầu thang, nhà WC nam nữ, phòng giám đốc, phòng thư ký phòng họp và các khu văn phòng làm việc

 Tầng 3: Cầu thang, nhà WC nam nữ và các khu văn phòng làm việc

 Tầng mái: Kết cấu bê tông, hệ thống điều hòa không khí, bồn nước.

Lựa chọn cấp điều hòa

Theo mức độ quan trọng của công trình, điều hoà không khí chia ra 3 cấp:

 Hệ thống điều hoà không khí cấp 1 với các thông số sẽ được duy trì trong nhà ở mọi phạm vi biến thiên nhiệt ẩm ngoài trời cả về mùa hè (cực đại) và mùa đông (cực tiểu), không có sự sai lệch nào về nhiệt độ và độ ẩm

 Hệ thống điều không khí cấp 2 với các thông số được duy trì trong nhà ở một phạm vi cho phép với độ sai lệch không quá 200 giờ một năm khi có biến thiên nhiệt ẩm ngoài trời cực đại hoặc cực tiểu

 Hệ thống điều hoà không khí cấp 3 duy trì được các thông số trong phạm vi cho phép với độ sai lệch không quá 400 giờ một năm

Qua việc phân tích kiến trúc và đặc điểm của văn phòng điều hành của nhà máy thép Tung Wang, nhóm em sẽ chọn phương án thiết kế hệ thống điều hòa không khí cấp 2.

Thông số thiết kế

Thông số thiết kế ngoài trời cho khu vực Bà Rịa [7]

 Độ ẩm của không khí 𝜑 𝑁 = 50,1%

1.7.2 Thông số thiết kế trong phòng

Thông số thiết kế trong nhà được thiết kế vào mùa hè Vì nước ta là nước nhiệt đới nên sẽ không xét đến thông số mùa đông

 Độ ẩm của không khí φ T = 55%

 Dung ẩm 𝑑 𝑇 = 10,93 𝑔/𝑘𝑔𝑘𝑘𝑘 Tính toán đại diện phòng họp của tầng 1

 Chiều cao sử dụng là 2,7 [m].

Lựa chọn phương án thiết kế

Tùy thuộc vào từng công trình sẽ sử dụng hệ thống điều hòa không khí phù hợp, có thể đảm bảo yêu cầu kỹ thuật, tính kinh tế về vốn đầu tư và các chi phí vận hành

Hệ thống điều hòa không khí thường sử dụng trong các công trình xây dựng hiện nay chủ yếu bao gồm các loại như sau:

 Điều hoà không khí cục bộ (Split air conditionner)

 Điều hoà không khí trung tâm làm lạnh bằng nước (Cooling Tower và hệ thống chiller)

 Hệ thống điều hoà không khí trung tâm kiểu VRV sử dụng biến tần (Variable Refrigeration Volume)

Máy điều hòa cục bộ Máy điều hòa cục bộ gồm các loại chính là máy điều hòa cửa sổ và máy điều hòa hai và nhiều cụm năng suất lạnh đến 7kW(24000Btu/h) Đây là các loại máy nhỏ, hoạt động hoàn toàn tự động, lắp đặt, vận hành, bảo trì, bảo dưỡng sửa chữa dễ dàng, tuổi thọ trung bình, độ tin cậy lớn, giá thành rẻ, rất thích hợp với các phòng và các căn hộ nhỏ

Nhược điểm cơ bản của hệ thống điều hoà cục bộ có nhược điểm là khó áp dụng cho các phòng lớn như hội trường, phân xưởng, nhà hàng, cửa hàng, các toà nhà như khách sạn, văn phòng vì khi bố trí ở đây các cụm dàn nóng bố trí phía ngoài nhà sẽ làm mất mỹ quan và phá vỡ kết cấu xây dựng của toà nhà Nhưng với kiến trúc xây dựng, phải đảm bảo không làm ảnh hưởng tới mỹ quan công trình

Hệ thống điều hòa trung tâm water chiller

Hệ thống điều hoà trung tâm nước là hệ thống sử dụng nước lạnh 7 o C để làm lạnh không khí gián tiếp qua các dàn trao đổi nhiệt FCU và AHU

Hệ thống điều hoà trung tâm nước chủ yếu gồm:

 Máy làm lạnh nước (water chiller) hay máy sản xuất nước lạnh thường từ 12°C xuống 7°C

 Hệ thống ống dẫn nước lạnh

 Hệ thống nước giải nhiệt

 Nguồn nhiệt để sưởi ấm dùng để điều chỉnh độ ẩm và sưởi ấm mùa đông thường do nồi hơi nước nóng hoặc thanh điện trở ở các FCU cung cấp

 Các dàn trao đổi nhiệt để làm lạnh hoặc sưởi ấm không khí bằng nước nóng FCU (fan coil unit) hoặc AHU (air handling unit)

Hệ thống có khả năng tự điều chỉnh nhiệt độ, độ ẩm phòng, điều chỉnh gió tươi,gió hồi và phân phối không khí, điều chỉnh năng suất lạnh, và điều khiển cũng như báo hiệu và bảo vệ toàn bộ hệ thống

Máy làm lạnh nước giải nhiệt nước cùng hệ thống bơm thường được bố trí ở dưới tầng hầm hoặc tầng trệt, tháp giải nhiệt đặt trên tầng thượng Trái lại, máy làm lạnh nước giải nhiệt gió thường được đặt trên tầng thượng

Nước lạnh được làm lạnh trong bình bay hơi xuống 7°C rồi được bơm nước lạnh đưa đến các dàn trao đổi nhiệt FCU hoặc AHU Ở đây nước thu nhiệt của không khí nóng trong phòng nóng lên đến 12°C và lại được bơm đẩy về bình bay hơi để tái làm lạnh xuống 7°C khép kín vòng tuần hoàn nước lạnh Đối với nước trong hệ thống giãn nở khi thay đổi nhiệt độ Nếu so sánh về diện tích lắp đặt ta thấy hệ thống có máy làm lạnh nước giải nhiệt nước tốn thêm một diện tích lắp đặt ở tầng dưới cùng Nếu dùng hệ thống với máy làm lạnh nước giải nhiệt gió hoặc dùng hệ VRV thì có thể sử dụng diện tích đó vào mục đích khác như làm gara ô tô

Bộ phận quan trọng nhất của hệ thống điều hoà trung tâm nước là máy làm lạnh nước

Máy làm lạnh nước giải nhiệt nước là một tổ hợp hoàn chỉnh nguyên cụm Tất cả mọi công tác lắp ráp, thử bền, thử kín, nạp gas được tiến hành tại nhà máy chế tạo nên chất lượng rất cao Người sử dụng chỉ cần nối với hệ thống nước giải nhiệt và hệ thống nước lạnh là máy có thể vận hành được ngay Để tiết kiệm nước giải nhiệt người ta sử dụng nước tuần hoàn với bơm tháp và tháp giải nhiệt nước Trong một tổ máy thường có 3 đến 4 máy nén, việc lắp nhiều máy nén trong một cụm máy có ưu điểm:

 Dễ dàng điều chỉnh năng suất lạnh theo từng bậc

 Trường hợp hỏng một máy vẫn có thể cho các máy khác hoạt động trong khi tiến hành sửa chữa máy hỏng

 Các máy có thể khởi động từng chiếc tránh dòng khởi động quá lớn

Máy làm lạnh nước giải nhiệt gió chỉ khác máy làm lạnh nước giải nhiệt nước ở dàn ngưng làm mát bằng không khí Do khả năng trao đổi nhiệt của dàn ngưng giải nhiệt gió kém nên diện tích của dàn lớn, cồng kềnh làm cho năng suất lạnh của một tổ máy nhỏ hơn so với máy giải nhiệt nước Nhưng nó lại có ưu điểm là không cần nước làm mát nên giảm được hệ thống làm mát như bơm, đường ống và tháp giải nhiệt Máy đặt trên mái cũng đỡ tốn diện tích sử dụng nhưng vì trao đổi nhiệt ở dàn ngưng kém, nên dàn ngưng cồng kềnh và nhiệt độ ngưng tụ cao hơn dẫn đến công nén cao hơn và điện năng tiêu thụ cao hơn cho một đơn vị lạnh so với máy làm mát bằng nước Đây cũng là vấn đề đặt ra đối với người thiết kế khi chọn máy

Hệ thống trung tâm nước có các ưu điểm sau:

 Có vòng tuần hoàn an toàn là nước nên không sợ ngộ độc hoặc tai nạn do rò rỉ môi chất lạnh ra ngoài, vì nước hoàn toàn không độc hại

 Có thể khống chế nhiệt độ và độ ẩm trong không gian điều hoà theo từng phòng riêng rẽ, ổn định và duy trì điều kiện vi khí hậu tốt nhất

 Thích hợp cho các toà nhà như khách sạn, văn phòng với mọi chiều cao và mọi kiến trúc không phá vỡ cảnh quan

 Ống nước so với ống gió nhỏ hơn nhiều do đó tiết kiệm được nguyên vật liệu làm ống

 Có khả năng xử lý không khí có nồng bộ bụi bẩn cao, đáp ứng mọi yêu cầu đề ra cả về độ sạch bụi bẩn, tạp chất, hoá chất và mùi

 Ít phải bảo dưỡng và sửa chữa

 So với hệ thống VRV, vòng tuần hoàn môi chất lạnh đơn giản hơn nhiều nên dễ kiểm soát

Hệ thống trung tâm nước có các nhược điểm sau:

 Tốn diện tích lắp đặt, do đường ống gió cồng kềnh

 Tốn nhân lực để thi công lắp đặt hệ thống

 Tiêu thụ điện năng nhiều hơn so với máy VRV rất nhiều

 Cần kĩ thuật viên lành nghề vận hành

 Cần bố trí hệ thống lấy gió tươi cho các FCU

 Vấn đề cách nhiệt đường ống nước lạnh và cả khay nước ngưng khá phức tạo đặc biệt do đọng sương ví độ ẩm ở Việt Nam quá cao

 Cần định kỳ sửa chữa máy lạnh và các FCU

Hệ thống điều hòa không khí VRV

Do hệ thống ống gió (Constant Air Volume) và VAV (Variable Air Volume) (hệ thống ống gió lưu lượng không đổi và hệ thống ống gió lưu lượng thay đổi) sử dụng ống gió điều chỉnh nhiệt độ phòng quá cồng kềnh, tốn nhiều thời gian và diện tích lắp đặt, tốn vật liệu làm đường ống Nên người ta đưa ra giải pháp VRV (Variable Refrigerant Volume) là điều chỉnh năng suất lạnh qua việc điều chỉnh lưu lượng môi chất

Thực chất là phát triển máy điều hoà tách về mặt năng suất lạnh cũng như số dàn lạnh trực tiếp đặt trong các phòng lên đến 8 thậm chí đến 16 cụm dàn lạnh, tăng chiều cao lắp đặt và chiều dài đường ống giữa cụm dàn nóng và cụm dàn lạnh để có thể ứng dụng cho các toà nhà cao tầng kiểu khách sạn và văn phòng, mà từ trước hầu như chỉ có hệ thống điều hoà trung tâm nước lạnh đảm nhiệm, vì so với ống gió dẫn môi chất lạnh nhỏ hơn nhiều Máy điều hoà VRV chủ yếu sử dụng cho điều hoà tiện nghi

TÍNH TOÁN VÀ KIỂM TRA PHỤ TẢI LẠNH CÔNG TRÌNH

Tính toán phụ tải lạnh

2.1.1 Tính toán tải lạnh bằng phương pháp Carrier

Hình 0.1 Sơ đồ tính các nguồn nhiệt hiện và nhiệt ẩn chính theo Carrier

Tính tải lạnh yêu cầu của công trình Qo theo phương pháp hệ số nhiệt hiện được sử dụng tương đối phổ biến trong việc tính toán tải lạnh cho các nhu cầu tiện nghi vào mùa hè và cả tải nhiệt cho phòng vào mùa đông, phù hợp với các công trình toà nhà có rất nhiều phòng

Khi tính toán bằng phương pháp này, nhiệt hiện thừa Qht và nhiệt ẩn thừa Qât sẽ được làm rõ riêng biệt, không khí vào phòng (bao gồm gió tươi cấp vào buồng hoà trộn và gió lọt) sẽ được tính đến trong phần nhiệt thừa tổng, do vậy nhiệt thừa

Nhiệt hiện thừa Q ht do Nhiệt ẩn thừa Q at do

𝑄 0 = 𝑄 ℎ𝑡 + 𝑄 𝑎𝑡 tổng chính là tải lạnh yêu cầu của trong trình Sơ lược về nội dung của phương pháp này như sau:

Tải lạnh Q o sẽ bằng nhiệt thừa tổng gồm nhiệt hiện Qht cộng với nhiệt ẩn Qât của các nguồn nhiệt toả và thẩm thấu tác động vào phòng:

 Q ht : nhiệt hiện thừa của phòng

 Q ât : nhiệt ẩn thừa của phòng

A Các thông số ban đầu

Dựa vào các thông số thiết kế đã được trình bày ở chương 1

B Nhiệt do bức xạ mặt trời qua kính vào phòng Q 11

Nguồn nhiệt do bức xạ từ mặt trời qua kính đi vào phòng, làm gia tăng một phần tổn thất nhiệt cho không gian điều hoà, vì vậy cần tính toán nguồn nhiệt này Bức xạ nhiệt qua kính sẽ được tính toán theo [2]:

Q 11 = n t × Q 11 , = n t × F × R T × ε c × ε ds × ε mm × ε kh × ε m × ε r (W) (2.5) Trong đó: nt : Hệ số tác dụng tức thời của bức xạ Q’11: Nhiệt bức xạ tức thời lớn nhất qua kính vào phòng F: Diện tích bề mặt kính cửa sổ có khung thép (m 2 )

RT: Nhiệt bức xạ mặt trời qua cửa kính vào phòng (W/m 2 ) εc: Hệ số ảnh hưởng của độ cao H (m) nơi đặt cửa kính so với mực nước biển

Ta xem độ cao bằng độ cao bằng mực nước biển vì thành phố Vũng Tàu có độ cao không quá cao so với mực nước biển Ta lấy εc = 1 εđs - Hệ số độ chênh nhiệt độ đọng sương của phía ngoài (𝑡 𝑠𝑁 = 24,1℃) so với nhiệt độ đọng sương ở trên mặt nước biển là 20℃, được xác định theo công thức

10 = 0,95 εmm: Hệ số ảnh hưởng của mây mù, ta chọn lúc khắc nghiệt nhất trời không mây để tính toán nên εmm = 1 εkh: Hệ số ảnh hưởng của khung cửa kính Công trình dùng cửa sổ khung kim loại nên εkh = 1,17 εm: Hệ số kính, phụ thuộc vào màu sắc, kiểu loại tra bảng 4.3 trang 153 [2] ta chọn loại kính cơ bản nên εm = 1 εr: Hệ số mặt trời kể đến ảnh hưởng của kính khác kính cơ bản và có màn che bên trong kính Ta chọn loại màn che màu sáng nên hệ số mặt trời là εr = 0,56

Vì công trình sử dụng khác kính cơ bản và có rèm che nên RT được thay bằng nhiệt bức xạ vào phòng khác kính cơ bản Rk:

𝑄 ’11 = F×Rk×Ɛc×Ɛds×Ɛmm×Ɛkh×Ɛm×Ɛr (W) Với:

RN – Bức xạ mặt trời đến bên ngoài mặt kính

R – Bức xạ mặt trời qua kính vào trong không gian điều hòa αk, τk, αm, τm, ρk, ρm – Hệ số hấp thụ, xuyên qua, phản xạ của kính và màn che

Vì công trình sử dụng rèm che màu trung tính theo bảng 4.4 [2] nên ta có:

Vì hệ thống điều hòa không khí hoạt động trong giờ hành chính từ 6h sáng đến

4 giờ chiều (trong các giờ có nắng) nên RT = RTmax

Dựa vào [7] ta có được các giá trị cường độ bức xạ theo mặt ngang và theo 8 hướng mặt đứng, xét theo vị trí công trình khu vực vĩ độ 10 ° Bắc

Bảng 2.1 Cường độ bực xạ mặt trời

Mặt thẳng đứng theo các hướng

Nam, Bắc Đông, Tây Đông Bắc,

Tây Bắc Đông Nam, Tây Nam

Hệ số tác động tức thời nt được xác định theo bảng 4.6 tài liệu [10], giả sử một văn phòng họp hoạt động 8/24 giờ và coi nhiệt độ không khí trong phòng không đổi nt phụ thuộc vào gs Giá trị gs được tính như sau:

 gs: mật độ (khối lượng riêng) diện tích trung bình (kg/m 2 ), của toàn bộ kết cấu bao che vách, trần, sàn

 G’: Khối lượng tường có mặt ngoài tiếp xúc với bức xạ mặt trời và sàn trên mặt đất (kg)

 G”: Khối lượng tường ngoài không tiếp xúc với bức xạ mặt trời và sàn không trên mặt đất (kg) Để tính toán được G’ và G” ta cần xác định mật độ (kg/m 3 ) các loại vật liệu của tường, vách, sàn, Tra bảng 4.11, tài liệu [10], ta xác định như sau:

Khối lượng 1 m 2 tường ngoài (dày 0,25m): 1350 × 0,25 = 337,5 kg/m 2 Khối lượng 1 m 2 tường trong (dày 0,21m): 1350 × 0,21 = 283,5 kg/m 2 Khối lượng 1 m 2 sàn (dày 0,3m): 2400 × 0,3 = 720 kg/m 2

 Tính toán cho phòng họp, tầng 1:

 Mật độ sàn bê tông cốt thép 2400 kg/m 3 (theo bảng 4.11 tài liệu [2])

 Độ dày sàn 0,3m (theo bản vẽ kiến trúc)

 Diện tích sàn không tiếp xúc trực tiếp với bức xạ mặt trời 70 m 2 và không tiếp xúc trực tiếp với bức xạ mặt trời

Tương tự, kết quả tính toán G” cho các khu vực còn lại được tổng hợp trong Bảng 2.9

Mật độ diện tích trung bình tính cho phòng: gs = ' 0, 5 " s

Theo từng thời điểm, bức xạ mặt trời sẽ tác động theo hướng nhất định, công trình chịu tác động bởi bức xạ mặt trời ở 2 hướng Tây Bắc và Đông Bắc có gs 203,46 kg/m 2

Tra bảng 4,6 tài liệu [2] và nội suy được nt = 0,49 của hướng Tây Bắc và nt 0,16 của hướng Đông Bắc

Dựa vào số liệu bản vẽ công trình, ta xác định được hướng của các cửa kính và diện tích kính như sau:

Bảng 2.2 Hướng kính phòng họp

Hướng kính Hướng Đông Bắc Hướng Tây Bắc

Bức xạ nhiệt qua kính cho phòng họp :

Q 11 = Q 11ĐB + Q 11TB = 75,29 + 44,83 = 120,12 (W) = 0,12 (kW) Tính tương tự cho các phòng khác ta được kết quả ở Bảng Phụ lục 1

C Nhiệt truyền qua kết cấu bao che Q 2

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

Phần nhiệt truyền qua trần được tính theo công thức:

𝑄 21 = 𝑘 × 𝐹 × ∆𝑡 𝑡đ (W) Trong đó: k – hệ số truyền nhiệt qua bao che ứng với bề mặt có diện tích F [W/(m 2 K)];

∆t – độ chênh lệch nhiệt độ trung bình khi tính toán giữa nhiệt độ không khí trong nhà và bên ngoài ứng với bề mặt bao che

Mái bằng của phòng điều hòa có ba dạng:

Dạng 1: Phòng điều hòa nằm giữa các tầng trong một tòa nhà điều hòa, nghĩa là bên trên cũng là phòng điều hòa khi đó Δt = 0 và Q21 = 0

Dạng 2: Phía trên phòng điều hòa đang tính là phòng không điều hòa, khi đó lấy k ở bẳng 4.15 tài liệu [2] khi đó Δt = 0,5× (tN - tT)

F – diện tích sàn, m 2 ; Δt – 0,5× (tN - tT), trung bình hiệu nhiệt độ bên ngoài và bên trong; Δt = 0.5× (36,1 - 25) = 5,55 o C k – hệ số truyền nhiệt qua sàn hoặc nền, W/m 2 K Dạng 3: Trường hợp trần mái có bức xạ mặt trời, đối với tòa nhà nhiều tầng, đây là mái tầng thượng thì lượng nhiệt truyền vào phòng gồm 2 thành phần, do ảnh hưởng của bức xạ mặt trời và do sự chênh lệch nhiệt độ giữa không khí trong nhà và ngoài nhà

Việc xác định chính xác lượng nhiệt này cũng như việc xác định độ trễ, cường độ, thời điểm đạt cực đại là khá phức tạp Trong kỹ thuật điều hòa không khí người ta tính toán gần đúng theo biểu thức sau:

Q21 – dòng nhiệt đi vào không gian cấn điều hòa do sự tích nhiệt của kết cấu mái và do độ chênh nhiệt độ của không khí giữa bên ngoài và bên trong k21 – hệ số truyền nhiệt qua mái, phụ thuộc vào kết cấu và vật liệu làm mái

F21 – diện tích khu vực/ phòng m 2 ; Δttđ – hiệu nhiệt độ tương đương; Δttđ = tNef – tT = tN + 𝜀 𝑠 ×𝑅 𝑁

Trong đó: tN – nhiệt độ không khí ngoài trời tT – Nhiệt độ không khí trong phòng εs – hệ số hấp thụ bức xạ mặt trời của một số dạng bề mặt mái bảng 4.10 tài liêu [2]; gạch tráng men màu trắng εs = 0,26

𝛼 N – hệ số tỏa nhiệt phía tường ngoài

𝛼 N = 20 W/m 2 K – hệ số tỏa nhiệt phía tường ngoài khi tiếp xúc trực tiếp với không khí bên ngoài

𝛼 N = 10 W/m 2 K - hệ số tỏa nhiệt phía tường ngoài khi tiếp xúc gián tiếp với không khí bên ngoài

𝛼 N = 10 W/m 2 K – khi tường tiếp xúc với không gian điều hòa

𝛼 T – hệ số tỏa nhiệt phía trong nhà; 𝛼 T = 10 W/m 2 K

RN – bức xạ mặt trời đến bên ngoài mái

 Tính toán cho phòng họp, tầng 1:

Nhiệt truyền qua mái: Do tiếp xúc với tầng 1 là khu vực có ĐHKK nên nguồn nhiệt này xem như bằng không Δt = 0 và Q21 = 0

Tính tương tự cho các phòng khác ta được kết quả ở Bảng Phụ lục 1

 Nhiệt hiện truyền qua vách Q 22

Nhiệt truyền qua vách Q22 gồm hai thành phần:

Dạng 1: Do chênh lệch nhiệt độ giữa ngoài trời và trong nhà Δt = tN – tT

Dạng 2: Do bức xạ mặt trời vào tường tuy nhiên phần nhiệt này được coi bằng không khi tính toán

Nhiệt truyền qua vách được tính theo biểu thức:

Q22 = ƩQ2i = ki×Fi×Δt = Q22t + Q22c + Q22k, (kW) Trong đó:

Q2i – nhiệt truyền qua tường, cửa ra vào (gỗ, nhôm), cửa sổ (kính) , ki – hệ số truyền nhiệt tương ứng của tường, cửa, kính, W/m 2 K;

Fi – diện tích tường, cửa, kính, m 2 ; Δt – hiệu nhiệt độ trong và ngoài nhà Δt = tN – tT, K

Nhiệt hiện truyền qua tường Q 22t

Nhiệt truyền qua tường được xác định bằng biểu thức:

Q22tn - Nhiệt truyền qua tường giáp ngoài trời

Q22tt - Nhiệt truyền qua tường giáp không gian trong nhà không điều hòa

F22tn – diện tích tường tiếp xúc trực tiếp với không khí bên ngoài m 2 ;

F22tt – diện tích tường với không gian không điều hòa hoặc tiếp xúc gián tiếp với không khí bên ngoài m 2 ; Δtt – hiệu nhiệt độ trong và ngoài nhà, K;

Khi tường tiếp xúc với không khí ngoài trời Δt22tn = tN – tT = 36,1 – 25 ,1 o C Khi tường tiếp xúc với không gian điều hòa Δtt = 0

Khi tường tiếp xúc với không gian không điều hòa Δt22tt = 0.5× (tN -tT)

= 0.5×( 36,1 - 25 ) = 5,55 o C kt – hệ số truyền nhiệt của tường, W/m 2 K;

𝛼 N = 20 W/m 2 K – hệ số tỏa nhiệt phía tường khi tiếp xúc trực tiếp với không khí bên ngoài

𝛼 N = 10 W/m 2 K – hệ số tỏa nhiệt phía tường khi tiếp xúc gián tiếp với không khí bên ngoài

𝛼 N = 10 W/m 2 K – khi tường tiếp xúc với không gian không điều hòa

𝛼 T – hệ số tỏa nhiệt phía trong nhà; 𝛼 T = 10 W/m 2 K

Ri – nhiệt trở dẫn nhiệt của lớp vật liệu thứ i của cấu trúc tường, m 2 K/W;

𝛿 i – độ day lớp vật liệu thứ i của cấu trúc tường, m; λi –hệ số dẫn nhiệt của lớp vật liệu thứ i của cấu trúc tường, W/mK; bảng 4.11 tài liệu [1] ta được:

Bảng 2.3: Độ dày và hệ số dẫn nhiệt của tường ngoài dày 300 mm

Tường ngoài dày 300 mm Độ dày 𝛿 (m) Hệ số dẫn nhiệt λ (W/mK) Lớp vữa trát ximăng 𝛿 v = 0,01 λv = 0,93

Hệ số truyền nhiệt của tường giáp ngoài trời k 22tn = 1

𝛼 N = 20 W/m 2 K – hệ số tỏa nhiệt phía tường ngoài khi tiếp xúc trực tiếp với không khí bên ngoài

𝛼 T = 10 W/m 2 K– hệ số tỏa nhiệt phía tường trong nhà; k 22tn = 1 1 αN + δg λg +2× δv λv + 1 αT

Hệ số truyền nhiệt của tường giáp không gian trong nhà không điều hòa k 22tn = 1

𝛼 N = 10 W/m 2 K – khi tường tiếp xúc với không gian không điều hòa hoặc tiếp xúc gián tiếp với không khí bên ngoài

𝛼 T = 10 W/m 2 K– hệ số tỏa nhiệt phía tường trong nhà hoặc tiếp xúc gián tiếp với không khí bên ngoài k 22tt = 1 1 αN + δg λg +2× δv λv + 1 αT

 Tính toán cho phòng họp, tầng 1:

Bảng 2.4 Thông số phòng họp

Tiếp xúc trực tiếp ngoài trời

Tiếp xúc gián tiếp ngoài trời (có 1 không gian đệm )

35 483 0 Độ chênh nhiệt độ của tường tiếp xúc trực tiếp với bên ngoài có bức xạ khi có nắng:

Tính tương tự cho các phòng khác ta được kết quả ở Bảng Phụ lục 1

Nhiệt hiện truyền qua cửa ra vào Q 22c

F – diện tích cửa, m 2 ; Δt – Hiệu nhiệt độ trong và ngoải nhà k – hệ số truyền nhiệt qua cửa, W/m 2 k;

 Tính toán cho phòng họp, tầng 1:

Bảng 2.5 Thông số cửa gỗ

Q22c = k × F × Δt = 3,3 × 11,1 × 2,65 = 97,06 (W) = 0,097 (kW) Tính tương tự cho các phòng khác ta được kết quả ở Bảng Phụ lục 1

Nhiệt hiện truyền qua kính cửa sổ vào Q 22k

Fk – diện tích cửa sổ kính, m 2 ;

F22kn – diện tích kính tiếp xúc trực tiếp với không khí bên ngoài m 2 ; Δtk = hiệu nhiệt độ trong nhà và ngoài nhà Khi kính tiếp xúc với không khí ngoài trời Δt22kn = tN – tT = 36,1 – 25 ,1 o C kk – hệ số truyền nhiệt qua kính, W/m 2 K;

𝛿 k = 10 mm – độ dày lớp kính; λk = 0.76 W/m.K - hệ số dẫn nhiệt của kính cửa sổ, tra bảng 4.11 tài liệu [2];

Hệ số truyền nhiệt của kính giáp ngoài trời k kn = 1 1 αN+ δk λk+ 1 αT

Hệ số truyền nhiệt của kính giáp không gian trong nhà không điều hòa k kt = 1 1 αN+ δk λk+ 1 αT

 Tính toán cho phòng họp, tầng 1:

Hệ số truyền nhiệt: kkn = 6,13 W/m 2 K Diện tích kính cửa sổ: Fkn = 14 m 2 Hiệu nhiệt độ bên trong và bên ngoài: Δtkn = tN – tT = 36,1 – 25 = 11,1 o C

Q22kn = kkn×Fkn×Δtkn = 6,13×14×11,1= 952,6 (W) = 0,95 (kW) Vậy tổng nhiệt hiện truyền qua vách :

Q22 = Q22t + Q22c + Q22k = 1,9 + 0,097 + 0,95 = 1,13 (kW) Tính tương tự cho các phòng khác ta được kết quả ở Bảng Phụ lục 1

 Nhiệt hiện truyền qua nền Q 23

Nhiệt truyền qua nền được xác định theo biểu thức:

Thành lập và tính toán sơ đồ điều hòa không khí

Việc thành lập và tính toán sơ đồ điều hòa không khí là thể hiện các quá trình thay đổi trạng thái của không khí trên ẩm đồ dựa trên các thông số nhiệt hiện và nhiệt ẩn đã được tính toán Sơ đồ điều hoà không khí xác định lại năng suất của thiết bị xử lí không khí, lưu lương gió tươi cần cấp và tải lạnh của công trình

Có nhiều loại sơ đồ điều hòa không khí như sơ đồ thẳng, sơ đồ điều hòa không khí tuần hoàn một cấp, và sơ đồ điều hòa không khí tuần hoàn hai cấp Mỗi loại sơ đồ đều có ưu điểm đặc trưng, tuy nhiên, việc lựa chọn hợp lý phụ thuộc vào đặc điểm của công trình và tầm quan trọng của hệ thống điều hòa

2.2.1 Xác định các thông số trạng thái đầu vào trên ẩm đồ Điểm ngoài trời N

Bảng 2.11.Thông số tính toán ngoài trời

Giá trị 200 36,1 50,1 Điểm trong phòng T

Bảng 2.12 Thông số tính toán trong phòng

Thông số trạng thái điểm gốc Điểm gốc G được xác định trên ẩm đồ là điểm giao nhau giữa đường SHF = 1 và 𝜑 = 50 [%], được xem như điểm có trạng thái t = 26,5 [°C], 𝜑 = 50 [%]

Thang chia hệ số nhiệt hiện SHF đặt bên phải ẩm đồ t – d

2.2.2 Hệ số nhiệt hiện phòng RSHF (ε hf )

Là tỷ số giữa thành phần nhiệt hiện phòng trên tổng nhiệt hiện và nhiệt ẩn trong phòng [2]

Hệ số nhiệt hiện phòng εhf là tỉ số giữa thành phần nhiệt hiện trên tổng nhiệt hiện và nhiệt ẩn, không tính tới thành phần nhiệt hiện và nhiệt ẩn do gió tươi mang vào

RSHF biểu diễn tia quá trình tự biến đổi không khí trong buồng lạnh

Hệ số nhiệt hiện phòng được xác định bằng biểu thức:

𝑄 ℎ𝑓 – tổng nhiệt hiện của phòng (không có nhiệt hiện của gió tươi) [kW];

𝑄 𝑎𝑓 - tổng nhiệt ẩn của phòng (không có nhiệt ẩn của gió tươi) [kW]

 Tính toán cho phòng họp, tầng 1:

Thành phần nhiệt Tổng nhiệt ẩn phòng:

Hệ số nhiệt hiện phòng:

2.2.3 Hệ số nhiệt hiện tổng GSHF (ε ht )

Hệ số nhiệt hiện tổng εht là độ nghiêng của tia quá trình từ điểm hòa trộn

H đến điểm thổi vào V, là quá trình dàn lạnh tiến hành làm lạnh và khử ẩm không khí được hòa trộn giữa gió tươi bên ngoài cấp vào và gió hồi từ không gian điều hòa

 Tính toán cho phòng họp, tầng 1:

= 0,12 + 0+ 1,13 + 1,67 + 0,66 + 2,4 + 2,5 + 3,5 + 0,57 = 12,54 ( KW ) Thành phần nhiệt ẩn

2.2.4 Hệ số đi tắt BF (ε BF )

Hệ số đi tắt BF là tỷ số giữa không khí đi qua dàn lạnh nhưng không trao đổi nhiệt ẩm với dàn trên tổng lượng không khí thổi qua dàn

Hệ số đi tắt BF phụ thuộc vào nhiệt yếu tố như bề mặt trao đổi nhiệt ẩm, số hàng ống, tốc độ không khí Dựa vào [2], khu vực là nhà hàng cần nhiều lượng không khí tươi ta có BF = 0,1

Hệ số đi vòng εBF là tỉ số giữa lượng không khí đi qua dàn lạnh nhưng không trao đổi nhiệt ẩm với bề mặt dàn so với tổng lượng không khí đi qua dàn lạnh

 GH: Lưu lượng không khí đi qua dàn lạnh nhưng không trao đổi nhiệt ẩm, kg/s

 GO: Lưu lượng không khí đi qua dàn lạnh có trao đổi nhiệt ẩm, kg/s

 G: Tổng lưu lượng không khí đi qua dàn lạnh, kg/s εBF phụ thuộc vào nhiều yếu tố khác nhau như là số hàng ống theo chiều chuyển động của không khí, bước cánh, tốc độ chuyển động… Nhóm quyết định chọn giá trị của hệ số đi vòng dựa theo trường hợp ứng dụng trong điều hòa không khí thông thường Theo bảng 4.22 tài liệu [2], chọn giá trị εBF = 0,1

2.2.5 Hệ số nhiệt hiện hiệu dụng ESHF (ε hef )

Hệ số nhiệt hiện hiệu dụng εhef là tỷ số giữa nhiệt hiện hiệu dụng của phòng và nhiệt tổng hiệu dụng của phòng:

Q hef - nhiệt hiện hiệu dụng của phòng

Q aef - nhiệt ẩn hiệu dụng của phòng

𝜀 𝐵𝐹 – Hệ số đi vòng (Bypass Factor)

 Tính toán cho phòng họp, tầng 1:

Nhiệt hiện hiệu dụng phòng:

Nhiệt ẩn hiệu dụng phòng:

Hệ số nhiệt hiện hiệu dụng:

2.2.6 Vẽ sơ đồ điều hoà không khí

Hình 2.2 Sơ đồ điều hoà không khí cho phòng họp

Kiểm tra điều kiện vệ sinh:

∆t OT = tT – tO = 25 – 15 = 10 ℃ thoả điều kiện vệ sinh Từ đó, ta sử dụng sơ đồ tuần hoàn 1 cấp để tính lưu lượng không khí qua dàn lạnh Nếu không đạt yêu cầu vệ sinh thì cần có các biện pháp khác để tăng nhiệt độ thổi vào vì nếu nhiệt độ không khí thổi vào quá thấp sẽ ảnh hưởng đến sức khỏe con người

Từ sơ đồ trên ta có thể xác định được các giá trị thông số của các điểm:

Bảng 2.13 Các thông số trạng thái của các điểm trên ẩm đồ

Tính toán kiểm tra năng suất lạnh theo sơ đồ tuần hoàn 1 cấp

Không khí bên ngoài trời có trạng thái N(tN,φN) với lưu lượng GN qua cửa hút gió (1), được đưa vào buồng hòa trộn (3) để hòa trộn với không khí hồi từ phòng đang có trạng thái T(tT,φT) với lưu lượng GT từ miệng hồi gió (2) Sau khi hòa trộn hỗn hợp không khí sẽ có trạng thái C và được đưa đến thiết bị xử lý nhiệt ẩm (4), tại đây hỗn hợp này sẽ trải qua các quá trình xử lý đến trạng thái O và được quạt (5) thổi vận chuyển theo kênh gió (6) vào phòng (8)

Không khí sau khi ra khỏi miệng thổi (7) có trạng thái V vào phòng nhận nhiệt thừa QT và ẩm thừa WT nên sẽ thay đổi trạng thái từ V đến T(tT, φT) Sau đó một phần không khí được thải ra ngoài qua cửa thải gió (11) và một phần lớn được hồi về miệng hút (9) theo kênh hồi gió (10) và tiếp tục hòa trộn cùng gió tươi cấp tuần hoàn trở lại.

Hình 2.3 Sơ đồ tuần hoàn không khí một cấp

4 Thiết bị xử lí nhiệt ẩm

2.3.2 Năng suất lạnh của thiết bị xử lý không khí:

Nhiệt độ không khí sau dàn lạnh to ≡ tV có thể xác định dễ dàng nhờ biểu thức sau:

Nhiệt độ điểm hoà trộn tH có thể xác định nhờ biểu thức:

Trong đó: tN, tT – Nhiệt độ ngoài và trong nhà, C

G N , G T , G – Lưu lượng không khí tươi, không khí tái tuần hoàn và tổng, kg/s

 Tính toán cho phòng họp, tầng 1: Để xác định được lưu lượng không khí qua dàn lạnh ta sử dụng biểu thức:

Lưu lượng thể tích không khí thổi vào phòng [2]:

Năng suất lạnh của thiết bị xử lý không khí có thể được tính kiểm tra [2]

Q o = G × (IC – IV) [kW] (3.5) Trong đó:

I C – Entanpy không khí điểm hòa trộn ≡ không khí vào dàn lạnh [KJ/Kg];

I V – Entanpy không khí điểm thổi vào ≡ không khí vào dàn lạnh [KJ/Kg];

G – Lưu lượng khối lượng không khí đi qua dàn lạnh, kg/s;

Trong đó : ρ – khối lượng riêng không khí ρ = 1,2 [kg/m 3 ];

L – lưu lượng thể tích của không khí [m 3 /s];

Vậy năng suất lạnh của thiết bị xử lý không khí có thể được tính kiểm tra Qo kiểm tra được là:

Tính tải lạnh bằng phần mềm HeatLoad

Phần mềm tính tải nhiệt Heatload của Daikin là một công cụ tiên tiến, được thiết kế để hỗ trợ các kỹ sư và nhà thầu HVAC trong việc tính toán tải nhiệt cho các công trình xây dựng Heatload cung cấp khả năng phân tích và tính toán chính xác nhu cầu làm mát và sưởi ấm của từng không gian, giúp tối ưu hóa hiệu suất hệ thống điều hòa không khí Heatload của Daikin là một công cụ không thể thiếu để đảm bảo hiệu suất và tiết kiệm năng lượng trong các dự án HVAC

Kết quả tính toán tải lạnh các khu vực ở tầng 1 bằng phần mềm Heatload Daikin được trình bày dưới Bảng 2.9

Bảng 0.1 Kết quả tải lạnh bằng phần mềm Heatload của các khu vực

Tên phòng / khu vực Q 0 (kW)

2.4.2 So sánh kết quả tính toán công suất lạnh lý thuyết và công suất lạnh bằng phần mềm và thiết kế ban đầu

Bảng 0.2 Bảng kết quả so sánh tính toán và biểu đồ công suất lạnh lý thuyết và công suất lạnh bằng phần mềm và thiết kế ban đầu

Thông số công trình (kW)

Chọn thiết bị dàn lạnh và dàn nóng VRV cho công trình

Hệ thống điều hòa VRV A Series của Daikin là hệ thống điều hòa không khí trung tâm dành cho các tòa nhà thương mại, ứng dụng công nghệ điều chỉnh lưu lượng môi chất lạnh biến đổi (VRV) được phát triển bởi Daikin Hệ thống này sử dụng một dàn nóng công suất lớn kết nối với nhiều dàn lạnh để phân phối lạnh trong toàn bộ khu vực hoặc tòa nhà

Các ưu điểm của hệ thống điều hòa VRV A Series của Daikin bao gồm:

Tiết kiệm năng lượng: Hệ thống VRV sử dụng công nghệ VRT (Variable Refrigerant Temperature) để điều chỉnh nhiệt độ môi chất lạnh theo nhu cầu thực tế, giúp tiết kiệm năng lượng lên đến 35% so với hệ thống điều hòa thông thường

Hệ thống điều hòa VRV A Series của Daikin: Điều khiển linh hoạt: Hệ thống VRV có thể điều khiển nhiệt độ ở từng khu vực riêng biệt, giúp đáp ứng nhu cầu của từng người dùng

Thiết kế linh hoạt: Hệ thống VRV có thể lắp đặt ở nhiều vị trí khác nhau, phù hợp với mọi không gian

Dàn nóng VRV A Series của Daikin có công suất từ 6 HP đến 60 HP, đáp ứng nhu cầu điều hòa cho các tòa nhà từ nhỏ đến lớn Dàn lạnh VRV A Series có nhiều loại khác nhau, bao gồm dàn lạnh treo tường, dàn lạnh âm trần, dàn lạnh cassette, dàn lạnh áp trần, dàn lạnh thổi trần…

Hệ thống điều hòa VRV A Series của Daikin là lựa chọn phù hợp cho các tòa nhà thương mại, văn phòng, khách sạn, nhà hàng, cần tiết kiệm năng lượng và điều khiển linh hoạt

2.5.2 Chọn thiết bị xử lí không khí

Dựa vào tải nhiệt được tính toán ta lựa chọn thiết bị xử lí không khí cho phòng họp tầng 1

Q0 = 22,74 [kW] tra [TL9, trang 40] chọn 2 máy có Model FXMQ100PAVE có công suất là 11,2 [kW]

Hình 2.4 Dàn lạnh âm trần nối ống gió

Tương tự cho các phòng khác lựa chọn số dàn lạnh phù hợp với tải nhiệt của phòng, sẽ được thể hiện ở Phụ lục 6

B Chọn dàn nóng Ở đây ta sẽ chọn dàn nóng cho các thiết bị ở tầng 1 làm đại diện Sử dụng phần mềm Daikin VRV Express để chọn dàn nóng phù hợp

Sau khi đã nhập chiều dài đường ống gas trong phần mềm VRV Express thì ta sẽ kiểm tra lại công suất dàn nóng sau khi đã có tổn thất

Năng suất lạnh danh định của dàn nóng bằng tổng năng suất lạnh danh định của các dàn lạnh phục vụ và với tỷ lệ kết nối

Q oi - Tổng công suất danh nghĩa của các dàn lạnh;

Q - Tổng công suất của dàn nóng được tính chọn trên phần mềm

Bảng 2.14 Bảng chọn dàn nóng và dàn lạnh cho tầng 1

Tải nhiệt [kW] Model dàn lạnh

Công suất thiết bị [kW]

Phòng làm việc 14,2 FXMQ80PAVE 9 2

Sảnh tiếp tân 46 FXMQ125PAVE 14 3

Max connection ratio: tỉ lệ kết nối tối đa công suất của dàn lạnh so với công suất của dàn nóng, theo [TL9 trang 9] thì tỉ lệ kết nối tối đa là 112 [%]

Ta có tỉ lệ kết nối tối đa kiểm tra được là 112 [%] thoả điều kiện, nên ta có thể chọn dàn nóng này

Tương tự việc tính chọn dàn nóng của những cụm ở tầng khác sẽ được thể hiện ở phụ lục 7.

TÍNH TOÁN, KIỂM TRA HỆ THỐNG THÔNG GIÓ

Mục đích của việc thông gió cho công trình

Hệ thống thông gió trong một công trình xây dựng đóng vai trò không thể phủ nhận trong việc cung cấp một môi trường sống và làm việc thoải mái, an toàn và lành mạnh cho mọi người Không chỉ đơn thuần là việc tạo ra sự lưu thông không khí, hệ thống này còn đóng vai trò quan trọng trong việc thực hiện quá trình trao đổi không khí, loại bỏ các chất gây ô nhiễm và cung cấp nguồn oxy cần thiết

Chức năng chính của hệ thống thông gió không chỉ giới hạn ở việc cải thiện chất lượng không khí, mà còn ở việc tạo ra một môi trường làm việc và sống thoải mái, giúp tăng hiệu suất làm việc và giảm căng thẳng Đồng thời, thông qua việc tuân thủ các tiêu chuẩn thiết kế và qui chuẩn về vệ sinh, hệ thống này đảm bảo an toàn tối đa cho mọi người dùng

Ngoài ra, hệ thống thông gió còn giúp tiết kiệm năng lượng bằng cách tận dụng ánh sáng tự nhiên và luồng gió tự nhiên để làm mát và thông thoáng cho công trình, giảm cần sử dụng các thiết bị điều hòa không khí Điều này không chỉ làm giảm chi phí mà còn là một đóng góp tích cực vào bảo vệ môi trường

Tóm lại, hệ thống thông gió không chỉ là một phần không thể thiếu trong cấu trúc công trình xây dựng mà còn là yếu tố quyết định đến chất lượng sống và làm việc của mọi người Với vai trò đa chiều và toàn diện, hệ thống thông gió thể hiện sức ảnh hưởng lớn trong ngữ cảnh xây dựng và quản lý công trình.

Thiết kế hệ thống cấp gió tươi

Trong một không gian được điều hòa, môi trường mà chúng ta thường xuyên tiếp xúc và tham gia, sự tuần hoàn không khí đóng vai trò quan trọng trong sự thoải mái và sức khỏe của chúng ta Hành động hít thở và thải ra khí CO2 không chỉ là quá trình tự nhiên mà còn là một phần không thể thiếu của cuộc sống hàng ngày Tuy nhiên, khi môi trường làm việc hoặc sinh hoạt không đủ cung cấp khí O2, sự thiếu hụt này có thể tạo ra những vấn đề về sức khỏe và sự thoải mái

Mục tiêu chính của việc cung cấp gió tươi là cải thiện chất lượng không khí trong không gian, giúp chúng ta thở vào một môi trường sạch và giàu dưỡng khí Bằng cách này, không chỉ sự thoải mái và sức khỏe của chúng ta được đảm bảo mà còn tăng cường hiệu suất làm việc và tạo ra một môi trường làm việc tích cực

Vì vậy, quá trình cung cấp gió tươi không chỉ là việc cung cấp một nguồn cung khí O2 đủ đầy, mà còn là một phần không thể thiếu của việc duy trì một môi trường sống và làm việc lành mạnh và năng động.

3.2.2 Nguyên lí hoạt động của hệ thống cấp gió tươi

Gió tươi từ bên ngoài sẽ được qua các bộ lọc bụi, được các quạt hút vào trục gen, từ trên mái xuống đất Tại mỗi tầng sẽ trích lưu lượng vừa đủ bằng cách dùng VCD (Volume Control Damper) để điều chỉnh cho phù hợp, gió tươi tại mỗi tầng sẽ đi đến các FCU, vào buồng hoà trộn cùng gió hồi và được thôi vào phòng

3.2.3 Tính toán lưu lượng gió tươi

Lưu lượng gió tươi của công trình sẽ được tính toán theo [5]

Công thức tính lưu lượng gió tươi cho 1 phòng:

V bz = Rp × Pz + Ra × Az [l/s] (5.1) Với:

V bz - Lưu lượng không khí bên ngoài cần cấp vào phòng [l/s];

Vp - Lưu lượng không khí cần thiết cấp cho mỗi người được xác định từ [5] [l/s×người];

Pz - Số người trong phòng;

Ra - Lưu lượng không khí cần thiết cho mỗi m 2 sàn [(l/s)/m 2 ]

Az - Diện tích của phòng [m 2 ]

Ta có thông số của các phòng tầng 1 như sau:

Bảng 3.1 Lưu lượng gió tươi cho phòng họp

Lưu lượng gió tươi cho 1 người (l/s)×người

Lưu lượng gió tươi theo m 2 sàn (l/s)/m 2

Vậy lưu lượng gió tươi cần thiết cấp vào cho phòng họp là:

V bz = Vp × Pz + Ra × Az

Tương tự lưu lượng gió tươi của các phòng khác cho công trình sẽ được tính toán và trình bày ở Phụ lục 2

3.2.4 Tính toán kích thước ống gió tươi

Có nhiều phương pháp tính toán kích thước ống gió như:

 Phương pháp phục hồi áp suất tĩnh;

 Phương pháp tổn thất ma sát đồng đều

Tuy nhiên nhóm chúng em sẽ chọn phưong pháp tổn thất ma sát đồng đều, áp dụng phương pháp ma sát đồng đều để tính toán, vì nó đơn giản và phổ biến rộng rãi Phương pháp này tập trung vào tổn thất áp suất trên mỗi mét ống (∆p) để đảm bảo đồng đều trên tất cả các đoạn ống, thuận tiện cho thiết kế đường ống gió ở tốc độ thấp Đối với phương pháp này, quan trọng là chọn giá trị tổn thất áp suất ma sát phù hợp Nếu chọn ∆p lớn, đường ống sẽ thấp nhưng có thể gây ồn và đòi hỏi quạt lớn Ngược lại, nếu chọn ∆p nhỏ, đường ống có thể trở nên cồng kềnh, tốc độ gió thấp, và yêu cầu cột áp lớn cho quạt Để giải quyết vấn đề này, chúng em đề xuất chọn ∆p = 0,8 - 1 [Pa/m] để đạt được sự cân bằng giữa hiệu suất và yêu cầu kỹ thuật

Phương pháp ma sát đồng đều có ưu điểm hơn so với phương pháp giảm dần tốc độ, đặc biệt là khi đối mặt với các hệ thống đường ống không đối xứng Bằng cách chọn một giá trị ∆p cố định, chúng em đơn giản hóa quá trình tính toán trên toàn bộ hệ thống, giúp tiết kiệm thời gian và công sức, đạt hiệu quả cao Nhóm em sẽ lấy giá trị tổn thất ∆p = 1 [Pa/m] Đồng thời dung phần mềm Duct Checker Pro để tính toán

Cài đặt các thông số tính toán của phần mềm Duct Checker Pro

 Dùng loại ống Standard Low velocity Duct (Pa) Để dễ dàng trình bày, nhóm em sẽ chọn tầng 1 để tính toán kích thước ống gió

Với lưu lượng của nhánh ống này là nhập vào phần mềm ta được bảng kích thước ống gió dưới đây

Hình 3.1 Tính kích thước ống gió trên Duct Checker

Bảng 3.2 Kích thước ống gió tươi tầng 1 Đoạn ống

Tổn thất ma sát [Pa/m]

Kích thước ống [mm × mm]

753 0,948 Φ250 Ống gió tươi được kết nối trực tiếp vào box gió hồi của thiết bị xử lý không khí trong phòng

Các thông số cài đặt khi chọn miệng Louver gió tươi :

Với lưu lượng gió tươi cấp vào là 6110 [m 3 /h] ta chọn được kích thước của Louver gió tươi là 1100×1100[mm×mm] Với vận tốc tại miệng gió là 2,81 [m/s]

3.2.5 Tính toán tổn thất cho nhánh ống gió tươi và chọn quạt Để tiến hành tính toán tổn thất ống gió tươi dựa trên phần mềm ASHRAE Fitting Database, nhóm em đã tuân theo tiêu chuẩn của ASHRAE Handbook, đảm bảo tính chính xác và độ tin cậy của kết quả Tính toán này tập trung vào hai khía cạnh chính là tổn thất áp suất cục bộ và tổn thất áp suất ma sát

Tổn thất cục bộ thường xuất phát từ các yếu tố như co, các phụ kiện của ống và các thành phần như miệng gió, tiêu âm Điều này quan trọng vì nó ảnh hưởng đến hiệu suất tổng của hệ thống Chúng ta đã dựa vào dữ liệu từ Ashrea Duct Fitting Database để xác định tổn thất này một cách chính xác, giúp quyết định về cấu hình và kích thước của hệ thống

Tổn thất áp suất ma sát, thường xuất hiện ở đoạn tính đoạn ống xa nhất, cũng được tính toán kỹ lưỡng Điều này là quan trọng để chúng ta có thể đưa ra quyết định lựa chọn quạt, một yếu tố rất quan trọng trong việc đảm bảo hiệu suất toàn bộ của hệ thống

∆pms - Trở kháng ma sát dọc đường trên đường ống với giá trị 1 [Pa/m];

∆pcb - Trở kháng ma sát cục bộ qua các phụ kiện của đường ống như: co 90, ống rẽ, van điều chỉnh lưu lượng, vuông chuyển tròn

Với giá trị tổn thất ma sát ∆pms, thì theo phương pháp tính toán ma sát đồng đều mỗi mét ống gió sẽ có giá trị tổn thất là 1 [Pa/m]

Với giá trị tổn thất ma sát cục bộ ∆pcb thì nhóm em sẽ dùng phần mềm ASHRAE Duct Fitting Database để tính toán Với hệ ống gió tươi ta sẽ tính cho nhánh có đường ống dài nhất

Vị trí đánh dấu số 1: Miệng gió gió tươi Louver + Lưới chắn côn trùng (LCCT) Giá trị tổn thất tại điểm 1 sẽ bằng ∆pLouver + ∆pLCCT = 20 + 5 = 25 [Pa]

Với giá trị tổn thất của miệng lấy gió ngoài trởi Louver tra theo catalouge ASLI của hãng

Lưu lượng qua miệng gió là 6110 [m 3 /h] với vận tốc tại miệng là 2,81 [m/s] ta lấy giá trị ∆pLouver = 24 [Pa]

Hình 3.2 Phần mềm Duct Fitting Database

Giá trị trở kháng tại Lưới chắn côn trùng trên phần mềm Duct fitting database là ∆p LCCT = 5 [Pa]

Hình 3.3 Bố trí ống gió tươi mặt bằng tầng 1

Tương tự các phụ kiện khác sẽ tra trị số trở kháng ở phần mềm và được kết quả ở bảng bên dưới Chi tiết giá trị được thể hiện ở phần mềm sẽ được thể hiện tại phụ lục 3

Bảng 3.3 Tổn thất cột áp cho gió tươi tầng 1

TÊN CHÚ THÍCH TỔN THẤT

Sau khi đã tính được các tổn thất cục bộ trên từng phụ kiện ta được tổng tổn thất áp suất cục bộ trên đường ống: ∆pcb = 154 [Pa]

Tổn thất ma sát dọc đường trên đường ống ∆pms = 21 [Pa]

∆p = 21 + 92 = 196 [Pa] Để lựa chọn quạt cho đường cấp giá tươi thì ta sẽ cộng thêm 5% cột áp ∆p

Sử dụng phần mềm Fantech Selection Program để chọn quạt có cột áp và lưu lượng phù hợp với đường ống

Hình 3.4 Quạt cấp gió tươi – Phần mềm Fantech

Tương tự, quạt của các hệ thống gió tươi khác sẽ được tính toán và chọn trên phần mềm Fantech và được thể hiện ở phụ lục.

Thiết kế hệ thống hút gió thải

Hệ thống hút gió thải là một phần quan trọng của hệ thống thông gió trong các công trình công cộng như trung tâm thương mại tòa nhà văn phòng, bệnh viện, và các công trình có quy mô lớn khác Mục tiêu chính của hệ thống này là đảm bảo sự lưu thông không khí và loại bỏ khí thải, mùi hôi, và các chất gây ô nhiễm khác từ hoạt động sinh hoạt, làm việc và vui chơi của con người

Công trình là một khối nhà văn phòng nên ta chỉ cần tập trung hút gió thải nhà vệ sinh

Việc tính toán hút gió thải nhà vệ sinh sẽ được tính toán [5] Ta có lưu lượng gió thải cho nhà vệ sinh như sau:

Lexhaust air = n × l [l/s] (4.3) Trong đó: n - số unit, ở đây mỗi unit ứng với bồn tiểu hoặc bồn cầu l - lưu lượng gió thải tương ứng với mỗi unit, với bồn cầu và bồn tiểu sẽ có giá trị lưu lượng gió thải khác nhau, tra [5]

Vì 3 tầng đều có nhà vệ sinh với thiết kế như nhau nên ta sẽ chọn khu vực nhà vệ sinh tầng 1 để tính toán đại diện

Hình 3.5 Mặt bằng nhà vệ sinh tầng 1

Số lượng bồn tiểu: 4, lưu lượng ứng với mỗi unit bàn cầu là 35 [l/s] Số lượng

Lexhaust air = n × l Lexhaust air = 4 × 35 + 7 × 35 + 2 × 5 × 7 Lexhaust air = 455 [l/s] = 1638 [m 3 /h]

Tương tự tính toán cho nhà vệ sinh các tầng khác, lưu lượng của các nhà vệ sinh khác của công trình xem ở phụ lục 3

Các nhà vệ sinh được kết nối chung một quạt để thải khí ra ngoài

3.3.2 Tính toán trở lực đường gió thải và chọn quạt

Cách làm tương tự với phần 5.2.5 Tính toán trở lực cho hệ thống gió tươi Ta tính toán các giá trị trở lực đường ống và tiến hành chọn quạt

Hình 3.6 Nguyên lý hệ thống hút gió thải nhà vệ sinh

Bảng 3.4: Tổn thất cột áp cho hệ thống gió thải

TÊN CHÚ THÍCH TỔN THẤT

Sau khi đã tính được các tổn thất cục bộ trên từng phụ kiện ta được tổng tổn thất áp suất cục bộ trên đường ống: ∆pcb = 83 [Pa]

Tổn thất ma sát dọc đường trên đường ống ∆p ms = 21 [Pa]

∆p = 21 + 92 = 104 [Pa] Để lựa chọn quạt cho đường cấp gió tươi thì ta sẽ cộng thêm 5% cột áp ∆p

Sử dụng phần mềm Fantech Selection Program để chọn quạt có cột áp và lưu lượng phù hợp với đường ống

Hình 3.7 Quạt hút gió thải– Phần mềm Fantech

So sánh kết quả lưu lượng gió tươi và gió thải so với thông số công trình thực tế

3.4.1 Kết quả so sánh lưu lượng gió tươi

Bảng 3.5 Bảng kết quả so sánh tính toán lưu lượng gió tươi

Phòng làm việc 70 47 2,5 0,3 138,5 498,6 Phòng trưng bày 140 93 2,5 0,3 274,5 988,2

Phòng làm việc 2 70 47 2,5 0,3 138,5 498,6 Phòng làm việc 3 70 47 2,5 0,3 138,5 498,6 Phòng làm việc 4 70 47 2,5 0,3 138,5 498,6

Phòng làm việc 2 70 32 2,5 0,3 101 363,6 Phòng làm việc 3 140 64 2,5 0,3 202 727,2 Phòng làm việc 4 140 64 2,5 0,3 202 727,2

3.4.2 Kết quả so sánh lưu lượng gió thải

Bảng 3.6 Bảng kết quả so sánh tính toán lưu lượng gió thải

TRIỂN KHAI BẢN VẼ ĐIỀU HÒA KHÔNG KHÍ VÀ THÔNG GIÓ BẰNG PHẦN MỀM AUTODEK REVIT

Giới thiệu

Revit, phần mềm đặc biệt phát triển bởi Autodesk, phục vụ cho việc thiết kế và quản lý các dự án xây dựng Đây là một công cụ được tạo ra để hỗ trợ các chuyên gia trong ngành xây dựng, cơ điện, kiến trúc và các lĩnh vực liên quan Mục tiêu của Autodesk Revit là tạo ra các mô hình thông tin xây dựng (BIM), cung cấp một cơ sở dữ liệu chung cho tất cả thông tin liên quan đến một dự án xây dựng

BIM, viết tắt của "Building Information Modeling", là một ứng dụng tiên tiến trong ngành xây dựng Nó được sử dụng liên tục trong quá trình thi công dự án, từ giai đoạn thiết kế đến triển khai thi công cho đến khi dự án hoàn thành BIM không chỉ đơn giản là các bản vẽ 2D hoặc 3D, mà là những mô hình thông tin chi tiết hơn, có khả năng thay đổi linh hoạt và được cập nhật liên tục trong quá trình phát triển dự án Đơn giản nói, BIM là một công cụ tạo mô hình ảo của dự án xây dựng, cho phép điều chỉnh các thông số để phản ánh thực tế trong quá trình triển khai dự án.

Triển khai dựng Revit

Với công trình này nhóm em sẽ dựng 3D Revit cho hệ thống điều hoà không khí, hệ thống thông gió, ống nước ngưng và ống gas

4.2.1 Hệ thống điều hoà không khí DÀN LẠNH (FCU)

Vào Systems → Mechanical equipment (hoặc gõ lệnh ME) → Family FCU VRV Daikin có công suất phù hợp

Cài đặt các thông số cho FCU:

 Level: Chọn tầng cần dựng của công trình

 Offset: Cao độ của FCU

Hình 4.1 Thông số của FCU

Vào Systems → Mechanical equipment (hoặc gõ lệnh ME) → Family dàn nóng VRV Daikin

Hình 4.2 Thông số dàn nóng VRV ỐNG GIÓ MỀM – HỆ GIÓ CẤP – (SUPPLY FLEX AIR DUCT)

Vào Systems → Flex Duct (hoặc gõ lệnh FD → chọn Flex Duct Round – Flex Round

 Systems Type: Supply Air cho hệ gió cấp

Hình 4.3 Thông số ống gió cấp ỐNG GIÓ MỀM – HỆ GIÓ HỒI - (RETURN FLEX AIR DUCT)

Vào Systems → Flex Duct (hoặc gõ lệnh FD → chọn Flex Duct Round – Flex Round

 Systems Type: Supply Air cho hệ gió hồi

Hình 4.4 Thông số ống gió hồi ỐNG GIÓ MỀM – HỆ GIÓ TƯƠI - (FLEX DUCT)

Vào Systems → Flex Duct (hoặc gõ lệnh FD → chọn Flex Duct Round – Flex Round

 Systems Type: Supply Air cho hệ gió tươi

Hình 4.5 Thông số ống gió mềm

MIỆNG GIÓ CẤP (SUPPLY AIR TERMINAL)

Vào Systems → Air Terminal (hoặc gõ lệnh AT → chọn AT 3 Slot – 3 Connection

 Size: kích thước của miệng gió;

 System Type: Supply Air cho hệ gió cấp

Hình 4.6 Thông số miệng gió cấp

MIỆNG GIÓ HỒI (RETURN AIR TERMINAL)

Vào Systems → Air Terminal (hoặc gõ lệnh AT → chọn AT 3 Slot – 3 Connection

 Size: kích thước của miệng gió;

 System Type: Supply Air cho hệ gió hồi

Hình 4.7 Thông số miệng gió hồi

4.2.2 Hệ thống thông gió ỐNG GIÓ TƯƠI (FRESH AIR DUCT)

Vào Systems → Duct (hoặc gõ lệnh DT) → chọn Rectangular Duct Radius Elbow_Tap

Cài đặt các thông số cho ống tươi:

 Slope = 0 % : Độ dốc của ống;

 Dimensions: Kích thước của ống, tương tự ống gió cấp;

 Systems Type: Fresh Air cho hệ gió tươi

Hình 4.8 Thông số ống gió tươi ỐNG GIÓ THẢI (EXHAUST AIR DUCT)

Vào Systems → Duct (hoặc gõ lệnh DT) → chọn Rectangular Duct Radius Elbow_Tap

Cài đặt các thông số cho ống thải:

 Slope = 0 % : Độ dốc của ống;

 Dimensions: Kích thước của ống, tương tự ống gió cấp;

 Systems Type: Exhaust Air cho hệ gió thải

Hình 4.9 Thông số ống gió thải

MIỆNG GIÓ THẢI (EXHAUST AIR TERMINAL)

Vào Systems → Air Terminal (hoặc gõ lệnh AT → chọn Exhaust Air Grill

→ chọn kích thước miệng phù hợp

Chọn side connection hoặc top connection nếu muốn kết nối ống gió phía bên hay phía trên

System Type: Exhaust Air cho hệ gió thải

Hình 4.10 Thông số cho miệng gió thải

QUẠT CẤP GIÓ/THẢI GIÓ (FRESH/EXHAUST AIR FAN)

Vào Systems → Mechanical Equipment (hoặc gõ lệnh ME → chọn Inline Fan → chọn đường kính quạt phù hợp

Offset: Đặt cao độ phù hợp cho quạt Systems type: Quạt sẽ tự đổng đổi Systems type tuỳ vào Systems type ống gió mà quạt kết nối

Hình 4.11 Thông số quạt cấp gió tươi

Hình 4.12 Thông số quạt thải gió

MIỆNG LẤY GIÓ/THẢI GIÓ NGOÀI TRỜI (FRESH/EXHAUST AIR LOUVER)

Vào Systems → Air Terminal (hoặc gõ lệnh AT → chọn Fresh/Exhaust Air Louver → chọn kích thước miệng phù hợp

System Type: Exhaust Air cho hệ gió thải hoặc Fresh Air cho hệ gió thải

Hình 4.13 Thông số miệng lấy gió/thải gió ngoài trời

4.2.3 Hệ thống ống gas và nước ngưng ỐNG GAS

 Slope = 0% đối với ống gas, do ống gas không có độ dốc;

 Systems type: Ống gas cấp (gas - lỏng) hoặc Ống gas hồi (gas - hơi);

Hình 4.14 Thông số ống gas cấp

Hình 4.15 Thông số ống gas hồi ỐNG NƯỚC NGƯNG

 Slope = 1% đối ống nước ngưng;

 Systems type: Condensate Drain cho hệ nước ngưng;

Hình 4.16 Chi tiết lắp đặt ống gas và ống nước ngưng vào FCU

Kết quả sau khi dựng Revit

Tầng 1 của công trình sau khi được dựng Revit các hệ

Hình 4.17 Mặt bằng Revit tầng 1

Hình 4.18 Mặt bằng Revit tầng 2

Hình 4.19 Mặt bằng Revit tầng 3

Hình 4.20 Tổng quan 3D kiến trúc của công trình

Hình 4.21 Tổng quan 3D kiến trúc của công trình

Thống kê khối lượng

Chọn Schedules/Quantities, New schedule, Mechanical equipment, Chọn ( Family, Type, Cout )

Hình 4.22 Bảng thống kê khối lượng thiết bị ĐHKK

Hình 4.23 Bảng tính toán công suất dàn lạnh – dàn nóng VRV

Chọn Schedules/Quantities, New schedule, Ducts, Chọn (Type, Size, Length, System Type )

Hình 4.24 Bảng thống kê khối lượng đường ống gió

4.4.3 Thống kê phụ kiện ống gió

Chọn Schedules/Quantities, New schedule, Ducts Fittings, Chọn (Type, Count, Size, System Type )

Hình 4.25 Bảng thống kê khối lượng phụ kiện ống gió

4.4.4 Thống kê đường ống đồng và ống nước ngưng

Chọn Schedules/Quantities, New schedule, Pipes, ( Family, Size, System Type, Length )

Hình 4.26 Bảng thống kê khối lượng đường ống đồng và ống nước ngưng

4.4.5 Thống kê phụ kiện ống đồng và ống nước ngưng

Chọn Schedules/Quantities, New schedule, Pipes Fittings, ( Family, Size, System Type, Count )

Hình 4.27 Bảng thống kê khối lượng

MÔ PHỎNG CFD

Tổng quan về phần mềm ANSYS

5.1.1 Giới thiệu về phần mềm mô phỏng CFD

Mô phỏng CFD, viết tắt của Computational Fluid Dynamics, một nhánh của lĩnh vực cơ học chất lưu (Fluid Mechanics), một lĩnh vực quan trọng trong ngành kỹ thuật và nghiên cứu khoa học, nơi mà công nghệ số và phương pháp tính toán số được áp dụng để mô phỏng, phỏng đoán và phân tích chuyển động của chất lưu (khí, lỏng) Được sử dụng rộng rãi trong nhiều ngành công nghiệp như hàng không, ô tô, năng lượng, và y học, mô phỏng CFD cho phép chúng ta hiểu sâu về động học của dòng chảy, tác động của áp lực và nhiệt độ, cũng như ảnh hưởng của cấu trúc đối với môi trường chất lưu

Bằng cách sử dụng phương trình cơ học chất lưu và phương pháp số học, mô phỏng CFD giúp dự đoán và đánh giá các hiện tượng phức tạp như xoáy, dòng chảy không ổn định, và hiệu ứng tầng không khí Điều này cung cấp một cách tiếp cận hiệu quả để tối ưu hóa thiết kế sản phẩm, cải thiện hiệu suất hệ thống, và giảm chi phí thử nghiệm vật lý Mô phỏng CFD không chỉ là công cụ hữu ích trong việc giải quyết các vấn đề kỹ thuật phức tạp mà còn đóng vai trò quan trọng trong quá trình đổi mới và phát triển công nghệ Ở đây bài toán của nhóm chúng em sẽ dùng phần mềm ANSYS 2020.1

5.1.2 Kiểm tra và đánh giá

Nhóm em sẽ dùng chỉ số VATD, trường nhiệt độ và trường vận tốc để đánh giá mức độ tiện nghi nhiệt trong bài toán mô phỏng này

Sự suy giảm sự tiện nghi nhiệt do sự ảnh hưởng của dòng không khí cấp từ máy điều hòa có thể kiểm chứng lại thông qua gradient nhiệt độ theo phương thẳng đứng VATD (Vertical Air Temperature Difference) bằng cách so sánh sự chênh lệch nhiệt độ giữa đầu với mắt cá chân

VATD = tđầu – tcổ chân [ o C] , ( 7.1) Ở độ cao 0,1 [m] tương ứng với khoảng cách gần ngang cổ chân và 1.1 [m] là khoảng cách ngang tầm đầu Phần này quy định sự chênh lệch cho phép giữa nhiệt độ không khí ngang đầu và nhiệt độ không khí ngang mắt cổ chân, [TL 10]

Hình 5.1 Chênh lệch nhiệt độ cho phép giữa đầu và mắt cá chân

Quy trình thực hiện bài toán CFD

Gồm có 3 giai đoạn chính:

 Đầu tiên là tạo mô hình và xử lý hình học, hình học có thể được dựng bằng nhiều phần mềm Ansys Workbench

 Giai đoạn thứ hai là xác minh và kiểm nghiệm mô hình bằng cách chia lưới sau đó thiết lập thông số, chạy thử rồi kiểm tra hội tụ

 Giai đoạn thứ ba và cũng là giai đoạn cuối cùng, ở giai đoạn này chúng ta sẽ xuất báo cáo cho ra kết quả

Hình 5.2 Sơ đồ thực hiện mô phỏng CFD

Mô phỏng số

Mô hình được nhóm chúng em lấy ý tưởng từ văn phòng bộ môn công nghệ kỹ thuật nhiệt trường đại học sư phạm kỹ thuật TP.HCM như hình 5.3 Văn phòng làm việc sử dụng máy lạnh cassette gồm 4 miệng gió cấp và 1 miệng gió hồi Mô hình được xây dựng và được xử lý bằng Ansys Design Modeler của phần mềm Ansys Workbench 20.1

Xây dựng mô hình bằng phần mềm Ansys Workbench 20.1

Hình 5.3 Văn phòng làm việc

Hình 5.5 Mô hình người ngồi 800×250×300mm

Hình 5.7 Máy tính bàn 700×850×200mm

Hình 5.9 Miệng gió cấp 55×410×55mm

Hình 5.10 Miệng gió hồi 200×400×350mm

Hình 5.11 Đèn, đường kính 500 mm

Hình 5.12 Mô hình phòng thực hiện khảo sát

Bảng 5.1 Các kích thước của mô hình

STT Mô tả Kích thước

8 Đèn vuông Đường kính 500 mm

5.2.2 Chia lưới Đối với mô hình được tạo ra, việc chia lưới được thực hiện với sự trợ giúp của công cụ chia lưới Ansys Meshing Để nhận biết lưới có đạt chất lượng hay không thì chúng ta cần phải kiểm tra thông số skewness của lưới đã chia.Tham khảo tài liệu Ansys_Appendix A_Mesh Quality_Introduction to Ansys Meshing

2010, tài liệu này khuyến cáo về chất lượng lưới như sau: Đối với skewness: Ansys khuyến cáo giá trị maximum skewness nên nhỏ hơn 0.9

Hình 5.13 Thang đánh giá chất lượng lưới đối với skewness Đối với facesize: Ansys khuyến cáo giá trị growth rate nên là 1.1 và target mesh size là 0.02 Đối với bodysize: giá trị growth rate nên là 1.2 và target mesh size là 0.07

Hình 5.14 Thiết lập face sizing cho từng mặt

Hình 5.15 Thiết lập face sizing cho từng mặt

Hình 5.16 Kết quả chia lưới thành công

Từ 2 yêu cầu trên với kết quả của nhóm, ta có sự so sánh sau: Maximum skewness = 0,55 < 0,9, giá trị này nằm ở mức good

5.2.3 Thiết lập điều kiện biên

Với các điều kiện :lượng nhiệt cơ thể người trao đổi với môi trường xung quanh là 60 W/m 2 và khả năng bức xạ nhiệt của da người là 0,98, nhiệt độ gió tại miệng cấp thiết kế ở 14,5 o C, nhiệt độ miệng gió hồi là 26,85 o C

Hình 5.17 Thiết lập điều kiện biên cho mô hình người

Hình 5.18 Thiết lập điều kiện biên miệng gió cấp

Hình 5.19 Thiết lập điều kiện biên cho miệng gió hồi

Với các điều kiện :lượng nhiệt mà bóng đèn, máy tính bàn, bề mặt tường xung quanh của phòng họp trao đổi với môi trường xung quanh :

 Bóng đèn là 120 W/m 2 và khả năng bức xạ nhiệt là 0,85

 Máy tính bàn là 180 W/m 2 và khả năng bức xạ nhiệt là 0,9

 Bề mặt tường xung quanh là 0 W/m 2 vì xung quanh các bề mặt đều có điều hòa và khả năng bức xạ nhiệt là 0,85

Hình 5.20 Thiết lập điều kiện biên cho bóng đèn

Hình 5.21 Thiết lập điều kiện biên cho máy tính bàn

Hình 5.22 Thiết lập điều kiện biên cho bề mặt tường xung quanh

5.2.4 Thiết lập phương pháp giải

Solutions Methods trong phần này ta sẽ cài đặt các phương pháp để mô phỏng theo hình 7.23, hình 7.24 và hình 7.25 Ở ô Scheme chọn phương pháp SIMPLEC để đơn giản quá trình mô phỏng Trong phần Spatial Discretization, thiết lập các lựa chọn first order upwind như hình, sau đó ta chọn phương pháp

COUPLED để tăng sự hiệu quả quá trình mô phỏng, phương pháp này làm cho quá trình mô phỏng mất nhiều thời gian nhưng giúp tăng khả năng hội tụ của mô hình

Hình 5.23 Thiết lập Solution Methods ban đầu

Hình 5.24 Thiết lập Solution Methods lúc sau

Khởi tạo chương trình: chọn phương pháp Hybrid Initializations và nhấp Initialize để khởi tạo giá trị ban đầu

Hình 5.25 Thiết lập Solution Initializations

Kiểm tra hội tụ

5.3.1 RESIDUALS Đây là các giá trị sai lệch của các phương trình điều khiển khác nhau trong quá trình tính toán, bao gồm:

Continuity (Đen): Liên tục khối lượng

X-Velocity (Đỏ): Vận tốc theo trục X

Y-Velocity (Xanh lá): Vận tốc theo trục Y

Z-Velocity (Xanh dương): Vận tốc theo trục Z

K (Hồng): Động năng rối (turbulent kinetic energy)

Epsilon (Cam): Tốc độ phân tán động năng rối

DO-Intensity (Xanh nhạt): Cường độ bức xạ

Iterations: Trục hoành đại diện cho số lần lặp (iterations) của quá trình tính toán

Residual Values: Trục tung đại diện cho giá trị residual được hiển thị trên thang logarit từ 10 1 đến 10 -8

Kiểm tra sự hội tụ

Các giá trị residual đã giảm xuống thấp, cho đến khi đạt được sự hội tụ, theo tài liệu [16] residuals cho các phương trình bảo toàn khối lượng thường cần nhỏ hơn 10 3 đến 10 -6

Trong đồ thị này, hầu hết các residuals đều giảm xuống đáng kể theo thời gian, điều này cho thấy quá trình tính toán đang tiến tới sự hội tụ

Một số residuals như epsilon (Cam) và k (Hồng) cho thấy sự giảm dần đều và hội tụ tốt với giá trị nhỏ hơn 10 -6 Đánh Giá

Hầu hết các residuals đều giảm xuống giá trị rất thấp, đặc biệt là k và epsilon, điều này cho thấy sự hội tụ tốt của các phương trình rối

Sự giảm dần và hội tụ của các residuals khác cũng cho thấy quá trình tính toán đang tiến gần đến kết quả ổn định

Hình 5.26 Phân bố chỉ số residuals

Trục tung đại diện cho nhiệt độ trung bình trên bề mặt (theo độ C)

Các Đường Biểu Diễn person(wall_person1) (Đen): Đại diện cho nhiệt độ trung bình trên bề mặt của vùng person1 person(wall_person2) (Đỏ): Đại diện cho nhiệt độ trung bình trên bề mặt của vùng person2 person(wall_person3) (Xanh lá): Đại diện cho nhiệt độ trung bình trên bề mặt của vùng person3 person(wall_person4) (Xanh dương): Đại diện cho nhiệt độ trung bình trên bề mặt của vùng person4

Kiểm tra sự hội tụ

Các đường biểu diễn nhiệt độ đều tăng dần theo số lần lặp và cuối cùng đạt đến một giá trị ổn định, cho thấy quá trình tính toán đang tiến tới sự hội tụ

Các giá trị nhiệt độ trung bình trên bề mặt của các vùng khác nhau có xu hướng hội tụ quanh các giá trị cụ thể:

 person(wall_person1) : Hội tụ quanh 31.5 °C

 person(wall_person2) : Hội tụ quanh 31 °C

 person(wall_person3) : Hội tụ quanh 32.5 °C

 person(wall_person4) : Hội tụ quanh 31.5 °C

Biến Động Ban Đầu Ở giai đoạn ban đầu (khoảng dưới 100 iterations), có sự biến động lớn trong nhiệt độ trung bình trên bề mặt của tất cả các vùng Điều này có thể do quá trình ổn định nhiệt độ trong mô phỏng

Nhiệt độ trung bình trên bề mặt của các vùng tăng dần và đạt đến giá trị ổn định Sự tăng dần này cho thấy hệ thống đang hấp thụ nhiệt và dần dần đạt đến trạng thái cân bằng nhiệt Đánh Giá Đồ thị cho thấy quá trình tính toán nhiệt độ đạt đến sự hội tụ tốt, với các giá trị nhiệt độ ổn định sau khoảng 400 iterations

Các xu hướng tăng dần của nhiệt độ và sự ổn định cuối cùng cho thấy mô phỏng đang tiến tới kết quả hợp lý

Hình 5.27 Phân bố chỉ số Facet Average of Temperature

Kết quả và thảo luận

Tiến hành khảo sát ta trường nhiệt độ ở độ cao 1.1 [m] và 0.1 [m] theo hình 5.28 và hình 5.29 để đánh giá sự phân phối nhiệt độ theo Gradient nhiệt độ :

Hình 5.28a Trường nhiệt độ ở độ cao 1.1 [m] trên 3D

Hình 5.28b Trường nhiệt độ ở độ cao 1.1 [m] nhìn trên mặt bằng

Hình 5.29a Trường nhiệt độ ở độ cao 0,1 [m] trên 3D

Hình 5.29b Trường nhiệt độ ở độ cao 0,1 [m] nhìn trên mặt bằng

Hình 5.30 Đồ thị thể hiện chỉ số VATD lớn nhất

Dựa vào trường nhiệt độ hình 7.28 và hình 7.29 và đồ thị hình 7.30 thể hiện chỉ số VATD lớn nhất, ta thấy được độ chênh lệch nhiệt độ lớn nhất là khoảng 2 [ o C] nằm trong giới hạn cho phép (dưới 3 [ o C]) thỏa điều kiện về tiện nghi nhiệt.

Ta khảo sát trường nhiệt độ theo hình 7.32

Hình 5.31 Dùng thanh công cụ Volume Rendering

Nhìn vào trường nhiệt độ tổng quát ta có thể thấy nhiệt độ của phòng nằm trong khoảng từ 15 [ o C] là nhiệt độ ngay tại miệng gió cấp đến 35 [ o C] là nhiệt độ của thiết bị và người Vì phòng được đặt trong không gian xung quanh bố trí các phòng có điều hòa, do đó trên trường nhiệt độ mô phỏng của phòng ảnh hưởng nhiệt qua kết cấu bao che không thể hiện rõ rệt, nguồn nhiệt chủ yếu phát sinh từ người và thiết bị Ta sẽ tiến hành tạo thêm các mặt cắt ở các cao độ khác nhau để có cái nhìn chính xác hơn

Ta khảo sát trường vận tốc theo hình 5.32, hình 5.33 và hình 5.34

Hình 5.32 Dùng công cụ Volume Rendering

Ta có thể thấy các dòng không khí chuyển động khá ổn định, ít bị rối dòng Nhìn chung thì khả năng phân phối khí của phòng này là ở mức tương đối Tiếp tục ta sẽ phân tích trường vận tốc trên các mặt cắt đứng

Hình 5.33 Mặt cắt đứng trường vận tốc tại miệng gió cấp

Mặt cắt này cắt ngang miệng gió và ở giữa phòng, vận tốc gió nằm trong khoảng từ 0 [m/s] đến 2,5 [m/s] Ngay tại miệng gió vận tốc là cao nhất 2,5 [m/s] và giảm dần theo cao độ, khi đến vị trí của người thì vận tốc gió nằm trong khoảng từ 0,05 [m/s] đến 0,2 [m/s] Đối với phòng, vận tốc này đảm bảo điều kiện tiện nghi và an toàn cho sức khỏe con người

Khu vực gần miệng gió hồi có vận tốc khoảng 0,5 [m/s] đến 2 [m/s] Vận tốc cao nhất là tại mặt miệng gió 2,3 [m/s] và giảm dần về phía ngoài Đây là khoảng vận tốc phù hợp để hồi gió về

Hình 5.34 Mặt cắt đứng trường vận tốc tại người

Theo tiêu chuẩn ASHRAE 55, vận tốc không khí lý tưởng để duy trì tiện nghi nhiệt nằm trong khoảng 0.1 đến 0.2 m/s Vận tốc quá cao (>0.2 m/s) có thể gây cảm giác gió lùa không thoải mái, trong khi vận tốc quá thấp (