Thiết kế hệ thống điều hòa không khí cho chung cư 15 tầng 310 minh khai hà nội

Tầm quan trọng của điều hoà không khí đối với con người Điều hòa không khí là xử lý không khí như sưởi ấm, làm lạnh, khử ẩm, gia ẩm, lọc bụi, điều chỉnh, khống chế và duy trì các thông s

MỤC LỤC

CHƯƠNG I TỔNG QUAN VỀ ĐIỀU HOÀ KHÔNG KHÍ, GIỚI

THIỆU CÔNG TRÌNH VÀ CHỌN CÁC THÔNG SỐ TÍNH TOÁN3

1.1 MỞ ĐẦU 3

1.2 SỰ CẦN THIẾT CỦA ĐIỀU HOÀ KHÔNG KHÍ 3

1.2.1 Tầm quan trọng của điều hoà không khí đối với con người 3

1.2.2 Tầm quan trọng của điều hòa không khí đối với sản xuất 4

1.3 GIỚI THIỆU CÔNG TRÌNH 6

1.4 CHỌN CÁC THÔNG SỐ TÍNH TOÁN 9

1.4.1 Chọn cấp điều hoà không khí 9

1.4.2 Thông số tính toán ngoài trời 10

1.4.3 Thông số tính toán trong nhà 10

CHƯƠNG II PHÂN TÍCH CÁC HỆ THỐNG ĐIỀU HOÀ KHÔNG KHÍ VÀ CHỌN HỆ THỐNG THÍCH HỢP CHO TOÀ NHÀ 12

2.1 HỆ THỐNG ĐIỀU HOÀ CỤC BỘ 12

2.1.1 Máy điều hoà cửa sổ 12

2.1.2 Máy điều hoà loại hai và nhiều cụm 13

2.2 HỆ THỐNG ĐIỀU HOÀ (TỔ HỢP) GỌN 15

2.2.1 Máy điều hoà hai cụm: 15

2.2.2 Máy điều hoà nguyên cụm: 16

2.3 HỆ THỐNG ĐIỀU HOÀ TRUNG TÂM NƯỚC 17

2.3.2 Máy làm lạnh nước (Water Chiller) 19

2.4 MÁY ĐIỀU HOÀ VRV 20

2.5 CHỌN HỆ THỐNG ĐIỀU HOÀ KHÔNG KHÍ CHO TOÀ NHÀ 22

CHƯƠNG III TÍNH CÂN BẰNG NHIỆT ẨM 24

3.1 NHIỆT HIỆN BỨC XẠ QUA KÍNH Q11 25

3.2 NHIỆT HIỆN TRUYỀN QUA MÁI BẰNG BỨC XẠ VÀ DOt, Q2129 3.3 NHIỆT TRUYỀN QUA VÁCH Q22 30

3.3.1 Lượng nhiệt xâm nhập qua tường do chênh lệch nhiệt độ Q22t 30

3.3.2 Lượng nhiệt xâm nhập qua cửa gỗ do chênh lệch nhiệt độ Q22c 32

3.3.3 Nhiệt xâm nhập qua cửa kính do chênh lệch nhiệt độ Q22k 33

3.4 NHIỆT HIỆN TRUYỀN QUA NỀN Q23 34

3.5 NHIỆT TỎA Q3 35

3.5.1 Nhiệt hiện tỏa do đèn chiếu sáng Q31 35

3.5.2 Nhiệt hiện tỏa ra do máy móc Q32 35

3.6 NHIỆT HIỆN VÀ ẨN DO NGƯỜI TỎA RA Q4 37

3.6.1 Nhiệt hiện do người toả ra Q4h 37

3.6.2 Nhiệt ẩn do người toả ra Q4â 39

3.7 LƯỢNG NHIỆT HIỆN VÀ ẨN DO GIÓ TƯƠI MANG VÀO QN 39

3.8 LƯỢNG NHIỆT HIỆN VÀ NHIỆT ẨN DO GIÓ LỌT MANG VÀO Q5 41

3.9 CÁC NGUỒN NHIỆT KHÁC 43

3.10 XÁC ĐỊNH PHỤ TẢI LẠNH 43

CHƯƠNG IV CHỌN MÁY VÀ THIẾT BỊ CHO HỆ THỐNG 67

4.1 THÀNH LẬP SƠ ĐỒ ĐIỀU HÒA KHÔNG KHÍ 67

4.2 TÍNH TOÁN SƠ ĐỒ ĐIỀU HÒA KHÔNG KHÍ 71

4.2.1 Hệ số nhiệt hiện phòng RSHF (Room Sensible Heat Factor) εhf 71

4.2.2 Hệ số nhiệt hiện tổng GSHF (Grand Sensible Heat Factor) ht 73

4.2.3 Hệ số đi vòng BF (Bypass Fator) BF 74

4.2.4 Hệ số nhiệt hiện hiệu dụng ESHF (Effective Sensible Heat Factor) hef 75

4.2.5 Nhiệt độ không khí sau dàn lạnh 77

4.2.6 Lưu lượng không khí qua dàn lạnh 79

4.3 LỰA CHỌN CÁC THIẾT BỊ CHÍNH CỦA HỆ THỐNG 90

4.3.1 Chọn dàn lạnh (indoor) 90

4.3.2 Chọn dàn nóng (outdoor) 96

4.3.3 Chọn bộ chia gas 100

4.3.4 Chọn đường ống dẫn môi chất 101

4.3.5 Chọn hệ thống cấp khí tươi 103

4.3.6 Chọn hệ thống điều khiển 106

CHƯƠNG V TÍNH TOÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐƯỜNG ỐNG DẪN KHÔNG KHÍ 108

5.1 TỔNG QUAN 108

5.2 LỰA CHỌN VÀ BỐ TRÍ MIỆNG GIÓ CẤP, MIỆNG GIÓ THẢI 108

5.3 TÍNH TOÁN THIẾT KẾ ĐƯỜNG ỐNG DẪN KHÔNG KHÍ 110

CHƯƠNG VI PHƯƠNG PHÁP THI CÔNG LẮP ĐẶT VẬN HÀNH VÀ BẢO DƯỠNG 114

6.1 CÔNG TÁC LẮP ĐẶT 114

6.1.1 Lắp đặt hệ thống điện 114

6.1.2 Lắp đặt dàn nóng 114

6.1.3 Lắp đặt dàn lạnh 115

6.1.4 Lắp đặt đường ống 115

6.1.5 Hệ thống thông gió nhà vệ sinh 117

6.2 CÔNG TÁC VẬN HÀNH 117

6.2.1 Vận hành dàn nóng 117

6.2.2 Vận hành dàn lạnh 117

6.2.3 Vận hành các thiết bị tự động 117

6.3 CÔNG TÁC BẢO DƯỠNG 118

KẾT LUẬN 119

TÀI LIỆU THAM KHẢO 120

CHƯƠNG I TỔNG QUAN VỀ ĐIỀU HOÀ KHÔNG KHÍ, GIỚI THIỆU CÔNG TRÌNH VÀ CHỌN CÁC THÔNG SỐ TÍNH TOÁN

1.1 MỞ ĐẦU

Trải dài theo dòng lịch sử, con người đã luôn luôn tìm cách để thích nghivới thiên nhiên khắc nghiệt, đã biết đốt lửa để sưởi ấm vào mùa đông giá rét,dùng quạt hoặc trú ở các hang động mát mẻ để tránh cái nắng gay gắt của mùa

hè Kỹ thuật điều hòa không khí cũng từ đó mà bắt nguồn và theo thời gian nó

đã phát triển không ngừng Hoàng đế thành Rome Varius Avitus trị vì từ năm

218 đến 222 đã cho đắp cả một núi tuyết trong vườn thượng uyển để mùa hè cónhững cơn gió mát thổi vào cung điện Năm 1845, bác sĩ người Mỹ John Gorrie

đã chế tạo máy lạnh nén khí đầu tiên để điều hòa không khí cho bệnh viện tưcủa ông Bắt đầu những năm 1860 ở Pháp, F.Carre đã đưa ra những ý tưởng về điều hòa không khí cho các phòng Năm 1894, Cty Linde đã xây dựng hệ thốngđiều hòa không khí bằng máy lạnh Amoniac để làm lạnh và khử ẩm không khí vào mùa hè… Nhưng cho đến thời điểm này người ta vẫn chưa hiểu được những yêu cầu vệ sinh của không khí đối với con người cũng như khả năng kinh tế mà ngành này có thể mang lại mặc dù không có khó khăn gì về mặt kỹ thuật Mãi đến năm 1911 Carrier mới hiểu được điều này thông qua cơ sở lý thuyết và các thực nghiệm của ông Ông là người đi đầu trong cả việc xây dựng

cơ sở lý thuyết cũng như trong phát minh, sáng chế, thiết kế, chế tạo các thiết bị

và hệ thống điều hòa không khí.Chính ông đã đưa ngành điều hòa không khícủa Mỹ nói riêng và của thế giới nói chung đến một bước phát triển rực rỡ.

1.2 SỰ CẦN THIẾT CỦA ĐIỀU HOÀ KHÔNG KHÍ

1.2.1 Tầm quan trọng của điều hoà không khí đối với con người

Điều hòa không khí là xử lý không khí như sưởi ấm, làm lạnh, khử ẩm, gia

ẩm, lọc bụi, điều chỉnh, khống chế và duy trì các thông số vi khí hậu trong nhànhư nhiệt độ, độ sạch, khí tươi, sự tuần hoàn phân phối không khí trong phòngnhằm đáp ứng nhu cầu tiện nghi và công nghệ

Điều hòa không khí nhằm mục đích tạo điều kiện tiện nghi, tạo sự thoải mái cho cơ thể con người, nâng cao sức khỏe cho người sử dụng.

Trên trái đất, có rất nhiều vùng khí hậu rất khác nhau và khí hậu luôn biến đổi theo mùa hoặc theo ngày Do đó đều cần phải điều hoà không khí để tạo ra một môi trường tiện nghi ổn định phục vụ cho con người sinh sống trên cácvùng đó

Ở Việt Nam có khí hậu nhiệt đới gió mùa nóng ẩm, mưa nhiều, nhiệt độ và

độ ẩm của không khí khá cao, vì thế luôn làm cho con người có cảm giác mất thoải mái khi làm việc cũng như khi nghỉ ngơi Đặc biệt là các tỉnh khu vực miền Trung có khí hậu khắc nghiệt nhất đất nước Về mùa hè thì gió Lào thổi qua tạo ra nắng nóng rất gay gắt có khi trên 400C, về mùa đông thì lại lạnh cắt

da cắt thịt có thể xuống đến 100C Vì vậy cần điều hòa không khí để đáp ứng nhu cầu của con người, bảo vệ sức khỏe, nâng cao đời sống sinh hoạt, đảm bảo chất lượng cuộc sống của con người

Trong ngành y tế, các bệnh viện là nơi để các bệnh nhân điều trị, nghỉ dưỡng, môi trường ở đây rất nhiều vi khuẩn, vi rut có khả năng gây bệnh rất cao nên cũng phải được trang bị hệ thống điều hòa không khí để tạo ra môi trường vi khí hậu tối ưu giúp cho người bệnh nhanh chóng hồi phục sức khỏe

và hạn chế nguy cơ lây nhiễm Điều hòa không khí tạo ra các phòng vi khí hậu nhân tạo với độ trong sạch tuyệt đối của không khí và nhiệt độ, độ ẩm được khống chế ở mức tối ưu để tiến hành các quá trình y học quan trọng như nuôicấy vacxin, bảo quản mô, phẫu thuật…

Như vậy ĐHKK là rất cần thiết, nó đem lại lợi ích rất lớn cho con người không chỉ trong sinh hoạt hang ngày mà còn trong nhiều lĩnh vực khác nữa, quan trọng nhất là nó bảo vệ sức khỏe cho con người

1.2.2 Tầm quan trọng của điều hòa không khí đối với sản xuất

Trong các ngành công nghiệp, nông nghiệp, lâm nghiệp, ngư nghiệp, các ngành du lịch dịch vụ hay các ngành khác nói chng thì điều hòa không khí là

rất cần thiết và rất quan trọng Nó làm tăng năng suất lao động, tăng chất lượng sản phẩm và đáp ứng được những điều kiện khắt khe đặt ra.

Trong công nghiệp, các ngành như kỹ thuật điện tử và vi điện tử, kỹ thuật phim ảnh, máy tính điện tử, dệt may, kéo sợi…, không thể thiếu điều hòakhông khí được vì các ngành này yêu cầu phải làm việc trong môi trường có nhiệt độ và độ ẩm nhất định và ổn định Để đảm bảo chất lượng cao của các sản phẩm, để đảm bảo các máy móc, thiết bị làm việc bình thường cần có những yêu cầu nghiêm ngặt về các điều kiện và thông số của không khí Ví dụ nhưtrong công nghiệp dệt tơ lụa thì trong các xưởng dệt yêu cầu nhiệt độ từ khoảng

24 ÷ 270C, độ ẩm từ 60 ÷ 75% thì mới có thể xe tơ và dệt tơ thành những sản phẩm tốt được

Trong ngành chế tạo dụng cụ đo lường yêu cầu độ chính xác rất cao, do đóđòi hỏi độ trong sạch của không khí, tính ổn định của nhiệt độ và độ ẩm khánghiêm ngặt Nếu các linh kiện, chi tiết của máy đo được chế tạo trong điều kiện nhiệt độ, độ ẩm không ổn định làm cho độ co dãn của chi tiết sẽ khác nhau làm giảm độ chính xác của thiết bị đo

Trong công nghiệp chế biến thực phẩm, nhiều quá trình công nghệ đòi hỏi phải có môi trường không khí thích hợp Nếu độ ẩm quá thấp sẽ làm cho sản phẩm khô, giảm khối lượng và chất lượng sản phẩm Ngược lại nếu độ ẩm quá cao cộng với nhiệt độ cao thì đó là môi trường tốt để vi sinh vật phát triển làmgiảm chất lượng hoặc phân huỷ sản phẩm Do đó cần phải có sự can thiệp của

hệ thống điều hoà không khí

Trong công nghiệp chế biến thuốc lá nhiệt độ và độ ẩm cũng rất quan trọng Nguyên liệu để làm thuốc lá là lá của cây thuốc lá Sau khi lá thuốc được hái xuống thì được thái nhỏ thành sợi rồi đem phơi rồi đem sấy, tiếp đó nó được chuyển đến nhà máy chế biến Tại đây nó được bảo quản rất kỹ lưỡng, chỉ cần nhiệt độ hay độ ẩm không phù hợp là khiến cho nguyên liệu bị mốc ngay, không thì cũng bị giảm mất độ thơm, vậy là làm giảm chất lượng sản phẩm sau này

Trong lâm nghiệp, ngành chế biến gỗ đòi hỏi phải tạo ra độ ẩm thích hợp để đảm bảo các tấm gỗ không bị vai (khi quá khô) Việc bảo quản các tấm da thú cũng phải tiến hành trong môi trường có độ ẩm thích hợp để giữ được các tính chất quý hiếm của chúng như độ mềm dẻo, độ dai, độ mịn, độ mượt cũng như

độ bền

Trong các nhà máy sản xuất phim ảnh, các thông số của môi trường không khí cũng cần được duy trì ở mức nhất định và chặt chẽ (Ví dụ việc bảo quản phim cần khống chế nhiệt độ trong khoảng từ 18oC đến 22oC, độ ẩm từ 40 đến 60%) Không khí trong các phòng này cũng cần được xử lý cho sạch bụi vì bụi rất dễ bám vào bề mặt phim, giấy ảnh làm giảm chất lượng hình ảnh khi chiếu chụp, quay phim Độ ẩm quá thấp gây ra hiện tượng khô vênh, cong queo của giấy và phim Ngược lại độ ẩm quá cao làm cho sản phẩm dính bết vào nhau.Trong lĩnh vực du lịch, dịch vụ để đáp ứng nhu cầu phục vụ khách thì cáckhách sạn hay các nhà hàng, nhà nghỉ đều phải xây dựng các hệ thống điều hoàkhông khí để tạo sự thoải mái cho khách hàng Đây cũng là một yếu tố để cạnh tranh, tất nhiên khách hàng sẽ thích nơi nào có các điều kiện môi trường không khí tốt hơn

Trong ngành khai thác mỏ thì việc điều hòa không khí, thông gió cho côngnhân ở dưới hầm mỏ là không thể thiếu, điều này làm cải thiện sức khỏe của công nhân rõ rệt, làm tăng năng suất lao động, mang lại hiệu quả kinh tế cao,giảm thiểu được nguy cơ tai nạn, đảm bảo yếu tố con người

1.3 GIỚI THIỆU CÔNG TRÌNH

Chung cư 310 Minh Khai là một toà nhà hình hộp chữ nhật cao 17 tầng (không kể tầng hầm) có diện tích mặt bằng là 51,3 25 = 1283 m2 với hướng chính là hướng Đông Nam Toà nhà được xây dựng để cho thuê làm chung cư.Trong đó chỉ có 14 tầng từ tầng 2 đến tầng 15 là chung cư cho thuê, mỗi tầng

có 12 căn hộ Còn tầng 1 là khu dịch vụ và phòng quản lý; tầng kỹ thuật nằmgiữa tầng 1 và tầng 2, tầng thượng dự kiến sẽ là khu để đặt các máy móc, trang thiết bị như các cụm dàn nóng

Tầng hầm: dùng làm gara để xe ô tô, xe máy và đặt các phòng quạt, phòngmáy phát, phòng máy biến áp, phòng kỹ thuật điện, bể nước,…

Tầng 1 của toà nhà: gồm có 3 khu vực cần điều hoà, đó là:

- Khu dịch vụ: là một khu rất rộng có diện tích 845 m2, hướng Đông Nam,

có 4 cửa ra vào, các cửa kính chủ yếu được bố trí ở hướng Đông Nam, ở hướng Đông Bắc và Tây Nam cũng có nhưng ít hơn Khu này có 1 kho để cất hàng, có

2 phòng vệ sinh

- Phòng quản lý: phòng quản lý có diện tích 36 m2, có 1 cửa ra vào thông

ra sảnh cửa chung cư, có 1 cửa sổ kính hướng Tây Bắc

- Sảnh chung cư có diện tích 112,5 m2, hướng Tây Bắc, có hai cửa ra vào,

có 1 cửa thông với cầu thang bộ, ngoài ra còn có 3 cửa thông với 3 buồng thang máy, có hai phòng vệ sinh

Tầng kỹ thuật: phân làm 2 khu vực cần được điều hoà đó là khu sinh hoạt cộng đồng và phòng kỹ thuật:

- Phòng kỹ thuật: gồm có 4 phòng bố trí ở 4 góc của tầng kỹ thuật có diện tích mỗi phòng là 182 m2, tổng diện tích của các phòng kỹ thuật là 4.182 = 728

m2, các phòng này có đặc điểm là không có cửa kính Mỗi phòng có hai mặt tiếp xúc với bên ngoài, một mặt tiếp xúc với phòng được điều hòa, một mặt tiếp xúc với hành lang, cầu thang bộ Mỗi phòng có 2 cửa ra vào thông với hànhlang

- Phòng sinh hoạt cộng đồng: gồm có 2 phòng được bố trí ở khoảng giữa của tầng kỹ thuật, đối diện nhau qua hành lang đi lại ở giữa, diện tích mỗi phòng là 168,3 m2, một phòng hướng Đông Nam và một phòng hướng Tây Bắc Mỗi phòng có một bề tiếp xúc với bên ngoài và chỉ có một số ít các cửa sổ kính ở bề đó, hai bề tiếp xúc với phòng điều hòa và một bề tiếp xúc với hànhlang, cầu thang hay thang máy Mỗi phòng đều có 2 cửa ra vào

Từ tầng 2 đến tầng 15 là chung cư: các tầng giống hệt nhau, trong đó mỗi 1 tầng có 12 căn hộ cần được điều hòa, chỉ có từ tầng 12 đến tầng 15 là hơi khác

về kiến trúc bên ngoài còn bên trong thì vẫn giống các tầng khác Mỗi một tầng bao gồm:

- 4 căn hộ 105 m2 ở 4 góc của mỗi tầng Các căn hộ này đều có 4 phòng,trong đó có 3 phòng ngủ, 1 phòng khách liền với phòng bếp, có 2 phòng vệ sinh, có 2 cửa thông với ban công, 1 cửa ra vào

- 4 căn hộ 98 m2ở 4 góc của mỗi tầng sát 4 căn hộ 105 m2

Mỗi căn hộ nàyđều có 3 phòng, trong đó có 2 phòng ngủ, 1 phòng khách liền với phòng bếp vàcũng có 2 phòng vệ sinh, có 1 cửa thông ra ban công, 1 cửa ra vào

- 2 căn hộ 92 m2 ở khu giữa, hướng Tây Bắc của mỗi tầng Giống như căn

hộ 98 m2 các căn hộ này cũng đều có 3 phòng, trong đó có 2 phòng ngủ, 1 phòng khách liền với phòng bếp và cũng có 2 phòng vệ sinh, có 1 cửa ra vào và

1 cửa thông với ban công

- 2 căn hộ 87 m2 ở khu giữa, hướng Đông Nam của mỗi tầng Tương tự căn hộ 92 m2

Các căn hộ này đều có cửa kính ở bề tiếp xúc với bên ngoài trời Các căn

hộ chung nhau hành lang ở giữa

Đi từ dưới tầng 1 lên các tầng trên có 3 cầu thang bộ: 2 cầu thang ở 2 bênđầu hồi tòa nhà, mỗi bên 1 cái; 1 cầu thang ở giữa tòa nhà sát hành lang và 3thang máy nằm cạnh nhau cũng ở giữa tòa nhà sát hành lang

Tầng áp mái: có diện tích 1283 m2, phía trên có mái bê tông cốt thép, xungquanh không có tường bao, chỉ có dải lan can bao quanh để đảm bảo an toàncho người khỏi bị ngã xuống dưới, có các cột chịu lực chống từ mái xuống, có

3 cầu thang thông từ bên dưới lên Tầng áp mái không được điều hòa, nó chỉ được dùng như là sân chơi, nơi hóng mát cho những người sống trong chung cư

Tầng mái: làm bằng bê tông cốt thép dày 400mm, cũng có diện tích 1283

m2, tại đây có đặt 1 bể nước để cung cấp nước cho tòa nhà Đây dự kiến sẽ lànơi đặt các dàn nóng

1.4 CHỌN CÁC THÔNG SỐ TÍNH TOÁN

1.4.1 Chọn cấp điều hoà không khí

Thực chất của việc chọn cấp điều hòa là chọn thông số tính toán bên ngoàisao cho phù hợp Tùy theo mức độ quan trọng của công trình cần điều hoàkhông khí mà người ta chia ra làm 3 cấp điều hoà khác nhau:

- Hệ thống điều hoà không khí cấp 1 duy trì các thông số trong nhà với mọi phạm vi biến thiên nhiệt độ, độ ẩm ngoài trời từ nhiệt độ cực tiểu (mùalạnh) đến nhiệt độ cực đại (mùa nóng) Hệ thống điều hoà không khí cấp 1 có

độ tin cậy rất cao nhưng giá thành lớn nên chỉ sử dụng trong những trường hợp đòi hỏi chế độ nhiệt ẩm nghiêm ngặt và độ tin cậy cao

- Hệ thống điều hoà không khí cấp 2 duy trì được các thông số trong nhà ở một phạm vi cho phép với độ sai lệch không quá 200 h trong một năm khi cóbiến 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 nhà ở một phạm vi cho phép với độ sai lệch không quá 400 h trong một năm Hệ thống điều hoà không khí cấp 3 có độ tin cậy không cao lắm nhưng rẻ tiền, vìvậy được sử dụng phổ biến trong các công trình dân dụng như khách sạn, thưviện, hội trường, văn phòng, nhà ở, chung cư, rạp hát, sân khấu…, hoặc các nhàmáy xí nghiệp không đòi hỏi cao về chế độ nhiệt ẩm

Các công trình quan trọng hơn như khách sạn 4 ÷ 5 sao, bệnh viện quốc tế nên chọn điều hòa cấp 2 Điều hòa cấp 1 chỉ áp dụng cho những công trình điều hòa tiện nghi đặc biệt quan trọng hoặc các công trình điều hòa công nghệ yêucầu nghiêm ngặt: ví dụ điều hòa không khí cho lăng chủ tịch Hồ Chí Minh, điều hòa công nghệ cho các phân xưởng sản xuất linh kiện điện tử, quang học,

cơ khí chính xác hay các phân xưởng sản xuất dược liệu quí hiếm

Chung cư 17 tầng 310 Minh Khai là một công trình dân dụng được sử dụng

để cho thuê làm chung cư, không đòi hỏi nghiêm ngặt lắm về chế độ nhiệt ẩm, các phòng luôn có người ra vào nên việc duy trì chính xác các thông số nhiệt

ẩm trong nhà với mọi phạm vi nhiệt độ ngoài trời là rất khó và trở nên lãng phí,

hơn nữa những người ở chung cư đa số là có thu nhập trung bình nên ở đâychọn hệ thống điều hòa cấp 3 là phù hợp hơn cả Mặt khác với quy mô công trình như đã giới thiệu thì chi phí đầu tư, lắp đặt và vận hành hệ thống ĐHKK ở đây chắc chắn sẽ không nhỏ cho nên ta chọn hệ thống điều hoà tiện nghi cấp 3.

1.4.2 Thông số tính toán ngoài trời

Căn cứ vào điều kiện khí hậu tại nơi công trình được xây dựng (310 MinhKhai, quận Hai Bà Trưng, thành phố Hà Nội) cũng như theo phân tích ở trên đãchỉ ra, ta chọn các thông số nhiệt độ, độ ẩm ngoài trời vào mùa hè theo tiêuchuẩn Việt Nam TCVN 5687-2008 cho Hà Nội và với cấp điều hòa là cấp 3,kết quả được thể hiện trong bảng 1.1a:

Bảng 1.1a Thông số tính toán ngoài trời tại Hà Nội

Địa phương Cấp điều hòa Mùa hè

oC

Độ ẩm N

% Entanpy IkJ/kg N

Độ chứa ẩm dNg/kg

1.4.3 Thông số tính toán trong nhà

Các thông số tính toán trong nhà tT, T cần phải được chọn phù hợp với yêucầu vệ sinh và yêu cầu kinh tế

Do điều kiện khí hậu ở nước ta, mùa hè không khí có nhiệt độ và độ ẩm khá cao nên để đảm bảo không có sự chênh lệch nhiệt độ đột ngột khi ra vào phòngđiều hoà cần xây dựng các không gian đệm (là khoảng không gian trung giangiữa bên ngoài trời và bên trong phòng điều hòa) Như vậy con người sẽ tránhđược sốc do chênh lệch nhiệt độ trong và ngoài quá cao, đảm bảo sức khỏe mà

vẫn cảm thấy tiện nghi, thoải mái Các không gian đệm này thường là hànhlang, sảnh, …và có nhiệt độ cao hơn nhiệt độ trong phòng từ 3  7 K.

Thông số tính toán trong nhà được chọn theo TCVN 5687-2008 và được thể hiện trong bảng 1.2:

Bảng 1.2 Thông số tính toán không khí trong nhàKhông

gian Mùa

Thông sốNhiệt độ

0C

Độ ẩm

%

EntanpykJ/kg

Độ chứa ẩmg/kg

Hành lang,

CHƯƠNG II PHÂN TÍCH CÁC HỆ THỐNG ĐIỀU HOÀ

KHÔNG KHÍ VÀ CHỌN HỆ THỐNG THÍCH HỢP CHO TOÀ NHÀ

Hệ thống điều hoà không khí là tập hợp máy móc, thiết bị, dụng cụ… được kết nối với nhau thành một hệ thống để tiến hành các quá trình xử lý không khí như làm lạnh, sưởi ấm, khử ẩm, gia ẩm… điều chỉnh duy trì các thông số vi khíhậu trong nhà như nhiệt độ, độ ẩm, độ sạch, khí tươi, sự tuần hoàn phân phốikhông khí trong phòng nhằm đáp ứng nhu cầu tiện nghi và công nghệ

Hệ thống điều hoà không khí rất đa dạng và phong phú, nó phục vụ cho nhiều lĩnh vực với các mục đích khác nhau do đó việc phân loại rất phức tạp Ở đây xin giới thiệu một số loại hệ thống điều hoà thông dụng

2.1 HỆ THỐNG ĐIỀU HOÀ CỤC BỘ

Máy điều hoà cục bộ gồm có hai loại chính là máy điều hoà cửa sổ và máyđiều hoà loại hai hay nhiều cụm năng suất đến 7 kW (24000Btu/h) Đây là 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 cao, giá thành rẻ thích hợp với các căn hộ nhỏ

Nhược điểm cơ bản của hệ thống là rất khó lắp đặt cho các căn phòng lớn, hội trường, phân xưởng, nhà hàng, các toà nhà cao tầng như khách sạn, văn phòng vì khi đó bố trí cụm dàn nóng khó khăn, làm mất mỹ quan và phá vỡ kiến trúc của toà nhà.

2.1.1 Máy điều hoà cửa sổ

Máy điều hoà cửa sổ là loại máy điều hoà không khí nhỏ nhất cả về năng suất lạnh và kích thước cũng như khối lượng Toàn bộ các thiết bị chính nhưmáy nén, dàn ngưng, dàn bay hơi, quạt giải nhiệt, quạt dàn lạnh, các thiết bị điều khiển, phin lọc gió, khử mùi của gió tươi…, đều được lắp đặt trong một vỏ gọn nhẹ

Máy điều hòa dạng cửa sổ thường được lắp đặt trên các tường trông giống như các cửa sổ nên được gọi là máy điều hòa không khí dạng cửa sổ Nó có công suất nhỏ nằm trong khoảng 600024000 Btu/h với các model chủ yếu

6000, 9000, 12000, 18000, và 24000 Btu/h

Hình dạng bên ngoài của máy điều hòa cửa sổ được biểu diễn trên hình 2.1

Hình 2.1 Hình dạng bên ngoài của máy điều hòa cửa sổ

Ưu nhược điểm của hệ thống điều hoà cửa sổ:

- Chỉ cần cắm điện là máy chạy không cần công nhân lắp đặt có tay nghề cao

- Có sưởi mùa đông bằng bơm nhiệt

- Có khả năng lấy gió tươi qua cửa lấy gió tươi

- Nhiệt độ trong phòng được điều chỉnh nhờ thermostat với độ dao động khá lớn, độ ẩm tự biến đổi theo nên không khống chế được độ ẩm, điều chỉnh theo chế độ on-off

- Khả năng làm sạch không khí kém

- Độ ồn cao

- Khó bố trí hơn so với loại hai cụm Phải đục một khoảng tường rộng bằng máy Không lắp được cho phòng không có tường tiếp xúc trực tiếp với ngoài trời

- Thích hợp cho các phòng nhỏ, căn hộ gia đình Khó sử dụng cho các toànhà cao tầng vì làm mất mỹ quan và phá vỡ kiến trúc

2.1.2 Máy điều hoà loại hai và nhiều cụm

a) Máy điều hòa 2 cụm

Máy điều hoà 2 cụm bao gồm cụm trong nhà và cụm ngoài trời Cụm trong nhà gồm dàn lạnh, bộ điều khiển, quạt ly tâm kiểu trục cán Cụm ngoài trời gồm lốc, dàn nóng, quạt hướng trục Hai cụm được nối với nhau bằng đường ống gas đi và về Ống xả nước ngưng từ dàn bay hơi ra và đường dây điện đôi khi được bố trí dọc theo hai đường ống này thành một búi ống.

Máy điều hoà hai cụm có nhiều ưu điểm trong đó việc giảm được tiếng ồn trong nhà rất phù hợp với yêu cầu tiện nghi nên được sử dụng rộng rãi trong giađình

Một ưu điểm khác là dễ lắp đặt, dễ bố trí dàn lạnh và dàn nóng, ít phụ thuộc vào kết cấu của nhà, tiết kiệm diện tích lắp đặt, chỉ phải đục tường một lỗ nhỏ đường kính 70 mm

Nhược điểm chủ yếu là:

+ Không lấy được gió tươi nên cần có quạt lấy gió tươi

+ Ống dẫn gas dài hơn, dây điện tốn nhiều hơn

+ Giá thành đắt hơn

+ Ồn về phía ngoài nhà ảnh hưởng đến các căn hộ bên cạnh

Khi lắp đặt, thường dàn lạnh cao hơn dàn ngưng nhưng chiều cao không nênquá 3m và chiều dài ống dẫn gas không nên quá 10 m

b) Máy điều hòa nhiều cụm (máy điều hòa dạng ghép)

Máy điều hòa nhiều cụm thực chất là máy điều hòa gồm một cụm dàn nóng

và 3 ÷ 5 cụm dàn lạnh, một chiều và hai chiều Mỗi cụm dàn lạnh thường hoạt động độc lập với nhau không phụ thuộc vào các dàn lạnh khác Máy có bộ điều khiển trung tâm đặt ở phòng máy chủ, có thể điều chỉnh năng suất lạnh bằng máy biến tần Các máy điều hòa dạng ghép có thể có các dàn lạnh chủng loại khác nhau Máy này thích hợp lắp cho căn hộ 3 đến 5 phòng

Máy điều hòa dạng ghép có những đặc điểm và cấu tạo tương tự máy điều hòa kiểu rời Tuy nhiên do dàn nóng dùng chung nên tiết kiệm diện tích lắp đặt.Hình dáng của máy điều hòa dạng ghép được cho trên hình 2.2

Hình 2.2 Hình dáng bên ngoài của máy điều hòa dạng ghép

2.2 HỆ THỐNG ĐIỀU HOÀ (TỔ HỢP) GỌN

2.2.1 Máy điều hoà hai cụm:

a) Máy điều hoà hai cụm không ống gió:

Có thể nói, nhiều máy điều hòa tách của hệ thống điều hòa gọn và của hệ thống điều hòa cục bộ chỉ khác nhau về cỡ máy hay năng suất lạnh Do năng suất lạnh lớn hơn nên kết cấu của cụm dàn nóng và dàn lạnh đôi khi cũng có nhiều kiểu dáng hơn Cụm dàn nóng có kiểu quạt hướng trục thổi lên trên với 3 mặt dàn Cụm dàn lạnh cũng đa dạng hơn rất nhiều, ngoài loại treo tường, còn

có loại treo trần, dấu trần, kê sàn…Đôi khi trong điều hòa thương nghiệp, công nghệ, ta còn gặp loại tách đặc biệt cụm dàn nóng chỉ có quạt, còn máy nén lại được lắp cùng với cụm dàn lạnh

Ưu nhược điểm của các loại máy này giống như máy cục bộ hai cụm Nhược điểm chính của loại máy này là không có khả năng lấy gió tươi nên cần

có quạt thông gió đặc biệt cho các không gian đông người, khi gió lọt qua cửa không đủ cung cấp ôxi cho phòng

b) Máy điều hoà hai cụm có ống gió:

Máy điều hoà tách có ống gió thường gọi là máy điều hoà 2 cụm thươngnghiệp, năng suất lạnh từ 36.000 Btu/h đến 240.000Btu/h Dàn lạnh được bố trí

quạt ly tâm cột áp cao nên có thể lắp thêm ống gió để phân phối đều gió trong phòng rộng hoặc đưa gió đi xa phân phối cho nhiều phòng khác nhau.

c) Máy điều hoà dàn ngưng đặt xa:

Đa số các máy điều hoà tách có máy nén bố trí chung với cụm dàn nóng.Nhưng một số trường hợp máy nén lại nằm trong cụm dàn lạnh, người ta gọi đó

là máy nén có dàn ngưng đặt xa

Máy điều hoà dàn ngưng đặt xa cũng có các ưu điểm và nhược điểm của máy điều hoà tách, nhưng do máy nén bố trí ở cụm dàn lạnh nên độ ồn trong nhà cao Chính vì điều đó mà máy điều hoà dàn ngưng đặt xa không thích hợp cho điều hoà tiện nghi, chỉ dùng loại máy này cho điều hoà công nghệ hoặc thương nghiệp, những nơi chấp nhận được độ ồn của máy

2.2.2 Máy điều hoà nguyên cụm:

a) Máy điều hoà lắp mái:

Máy điều hoà lắp mái (Rooftop Air Conditioner) là máy điều hoà nguyêncụm có năng suất lạnh trung bình và lớn, chủ yếu trong thương nghiệp và côngnghiệp Cụm dàn nóng và dàn lạnh được gắn với nhau thành một khối duy nhất Quạt dàn lạnh là loại quạt ly tâm cột áp cao Máy được bố trí ống phân phối giólạnh và ống gió hồi Ngoài khả năng lắp đặt máy trên mái của phòng điều hoàcòn có khả năng lắp đặt ở ban công hoặc mái hiên hoặc mái chìa sau đó bố trí đường ống gió cấp và gió hồi hợp lý và đúng kỹ thuật, thẩm mỹ là được

Các loại máy điều hoà lắp mái loại đời mới có nhiều ưu điểm hơn như máynén xoắn ốc nhẹ hơn 10% và gọn hơn 30% so với máy pittông, làm cho kíchthước máy gọn nhẹ hơn nhiều Ưu điểm khác của máy xoắn ốc là đỡ rung và ồn hơn nhiều so với máy nén pittông truyền thống

b) Máy điều hoà nguyên cụm giải nhiệt nước:

Do bình ngưng của máy giải nhiệt bằng nước rất gọn nhẹ, không chiếm diện tích và không gian lắp đặt lớn như giải nhiệt gió nên thường được bố trí cùngmáy nén và dàn bay hơi thành một tổ hợp hoàn chỉnh Toàn bộ máy và thiết bị lạnh như máy nén, bình ngưng, dàn lạnh và các thiết bị khác được bố trí gọn

vào trong một vỏ dạng tủ Do bình ngưng làm mát bằng nước nên máy thường

đi kèm với tháp giải nhiệt và bơm nước Tủ cĩ cửa giĩ cấp để lắp đường ống giĩ phân phối và cĩ cửa giĩ hồi cũng như cửa giĩ tươi, các phin lọc trên cácđường ống giĩ

Máy điều hồ nguyên cụm giải nhiệt nước cĩ ưu điểm cơ bản là:

- Được sản xuất hàng loạt và lắp ráp hồn chỉnh tại nhà máy nên cĩ độ tin cậy, tuổi thọ và mức độ tự động cao, giá thành rẻ, máy gọn nhẹ, chỉ cần nối với

hệ thống nước làm mát và hệ thống ống giĩ là cĩ thể hoạt động được

- Vận hành kinh tế trong điều kiện tải thay đổi

- Lắp đặt nhanh chĩng, khơng cần thợ chuyên ngành lạnh, vận hành, bảo dưỡng, vận chuyển dễ dàng

- Cĩ cửa lấy giĩ tươi

- Bố trí dễ dàng trong các phân xưởng sản xuất và các nhà hàng, siêu thị chấp nhận được độ ồn cao Nếu dùng cho điều hịa tiện nghi phải cĩ buồng máy cách âm và phải bố trí tiêu âm cho cả ống giĩ cấp và giĩ hồi

2.3 HỆ THỐNG ĐIỀU HỒ TRUNG TÂM NƯỚC

2.3.1 Khái quát chung:

8

Hệ thống nước lạnh với FCU và AHU

Hình 2.3 Sơ đồ nguyên lý hệ thống ĐHKK với chất tải lạnh bằng nước

1- Máy nén 5- Bơm nước TGN.

2- Dàn ngưng 6- Tháp giải nhiệt

3- Van tiết lưu 7- Bơm nước lạnh

4- Thiết bị bay hơi 8- Bình dãn nở

Hệ thống điều hoà trung tâm nước là hệ thống sử dụng nước lạnh để làmlạnh không khí qua các dàn trao đổi nhiệt FCU và AHU Hệ điều hoà trungtâm nước bao gồm:

- Máy làm lạnh nước (Water Chiller) hay máy sản xuất nước lạnh thường

từ 120C xuống 70C

- Hệ thống ống dẫn nước lạnh

- Hệ thống nước giải nhiệt

- Nguồn nhiệt để sưởi ấm, để điều chỉnh nhiệt độ, độ ẩm và sưởi ấm mùađông thường do nồi hơi nước nóng hoặc thanh điện trở 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 gió tươi, gió hồi, vận chuyển và phân phối không khí

- Hệ tiêu âm và giảm âm

- Hệ thống lọc bụi, thanh trùng và triệt khuẩn cho không khí

- Hệ thống tự động 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

Hệ thống trung tâm nước có các ưu điểm cơ bản 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

- Có thể khống chế nhiệt ẩm trong không gian điều hoà theo từng phòngriêng rẽ, ổn định và duy trì các 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 mà không làm mất cảnh quan

- So với ống gió thì ống nước nhỏ hơn, do đó tiết kiệm được nguyên vật liệu xây dựng

-Có khả năng xử lý độ sạch không khí cao, đáp ứng mọi yêu cầu về độ sạch bụi bẩn, tạp chất và mùi…

- Ít phải bảo dưỡng sửa chữa…

- Năng suất lạnh hầu như không bị hạn chế So với hệ thống điều hoàVRV, vòng tuần hoàn môi chất lạnh đơn giản hơn nhiều nên dễ kiểm soát

Nhược điểm:

- Vì dùng nước làm chất tải lạnh nên về mặt nhiệt động, tổn thất exergy lớn hơn

- Cần phải 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 tạp đặc biệt do đọng ẩm vì độ ẩm ở Việt Nam quá cao

- Lắp đặt và vận hành khó khăn, đòi hỏi công nhân vận hành lành nghề

- Cần định kỳ sửa chữa, bảo dưỡng định kỳ máy lạnh và các dàn FCU

2.3.2 Máy làm lạnh nước (Water Chiller)

a) Máy làm lạnh nước giải nhiệt nước:

Máy làm lạnh nước giải nhiệt nước thường là tổ hợp hoàn chỉnh nguyêncụm bao gồm máy nén, bình ngưng giải nhiệt nước, bình bay hơi và các thiết bị phụ khác Tất cả mọi công việc lắp ráp, thử bền, nạp gas đều được tiến hành tại nhà máy chế tạo nên chất lượng rất cao, chỉ cần nối với hệ thống ống nước giải nhiệt và hệ thống nước lạnh là máy có thể vận hành được ngay

Máy làm lạnh nước giải nhiệt nước thường sử dụng với bơm và tháp giải nhiệt nước để tiết kiệm nước giải nhiệt

b) Máy làm lạnh nước giải nhiệt gió:

Máy làm lạnh nước giải nhiệt gió chỉ khác với máy làm lạnh nước giải nhiệt nước ở chỗ dàn ngưng tụ làm mát bằng gió Do khả năng trao đổi nhiệt của dànngưng giải nhiệt gió kém nên diện tích của dàn lớn, cồng kềnh, nên làm chonăng suất lạnh của tổ hợp máy nhỏ hơn so với máy giải nhiệt nước

Máy làm lạnh nước giải nhiệt gió có ưu điểm là không cần nước làm mátnên giảm được hệ thống nước làm mát như bơm, tháp tải nhiệt, đường ống

nước Máy thường đặt trên mái nên cũng đỡ tốn diện tích sử dụng, tuy nhiên vìtrao đổi nhiệt của dàn ngưng kém nên nhiệt độ ngưng tụ cao hơn, dẫn đến công nén cao hơn và điện năng tiêu thụ lớn hơn cho một đơn vị lạnh so với máy làmmát bằng nước.

2.4 MÁY ĐIỀU HOÀ VRV

Hình 2.4 Máy điều hòa VRV

Do những hệ thống điều hòa trung tâm nước lạnh với các hệ thống ống nước, ống gió cồng kềnh tốn nhiều không gian và diện tích lắp đặt, tốn nhiều vật liệu làm đường ống nên hãng Daikin của Nhật 1982 đã đưa ra giải pháp VRV (Variable Refrigerant Volume) là điểu chỉnh năng suất lạnh qua việc điều chỉnh lưu lượng môi chất (xem hình 2.4) Thực chất là phát triển của máy điều hoà tách về mặt năng suất lạnh cũng như số dàn lạnh trực tiếp đặt trong các phòng (lên 8 thậm chí 16 cụm dàn lạnh), tăng chiều cao lắp đặt và chiều dàiđường ống giữa cụm dàn nóng và dàn lạnh để có thể ứng dụng cho các toà nhàcao tầng như văn phòng, khách sạn, chung cư mà trước đây hầu như chỉ có hệ thống điều hòa trung tâm nước đảm nhiệm

Đặc điểm của máy điều hoà VRV là:

- Tổ ngưng tụ gồm 1 hoặc nhiều modul, mỗi modul có một máy nén biến tần (Inverter Compressor) điều chỉnh theo bậc kết hợp với các máy nén điều chỉnh năng suất lạnh theo kiểu on-off nên có thể điều chỉnh năng suất lạnh từ 0÷100% gồm nhiều bậc điều chỉnh, đảm bảo tiết kiệm năng lượng rất hiệu quả Công suất của các dàn nóng từ 5÷54 HP cách nhau 2 HP nên khả năng đáp ứng yêu cầu về công suất rất linh hoạt

- Các máy VRV với dải công suất rộng, có thể lắp ghép với nhau thành cácmạng đáp ứng nhu cầu năng suất lạnh khác nhau từ nhỏ (15 kW) đến hàng ngàn

kW, phục vụ cho các tòa nhà cao tầng với hàng ngàn phòng đa chức năng

- Máy VRV đã giải quyết tốt được vấn đề dầu bôi trơn cho máy nén do đóchênh lệch độ cao giữa cụm dàn nóng và cụm dàn lạnh đến 90 m và các dànlạnh có thể đặt cách nhau tới 15 m, đường ống dẫn môi chất lạnh từ cụm dànnóng đến cụm dàn lạnh xa nhất tới 165 m tạo điều kiện cho việc bố trí máy dễ dàng hơn trong các nhà cao tầng

- Hệ thống vẫn có thể vận hành khi một số dàn lạnh hỏng hay đang sửa chữa

- Khả năng bảo dưỡng, sửa chữa rất năng động và nhanh chóng nhờ cácthiết bị tự phát hiện hư hỏng chuyên dùng cũng như sự kết nối để phát hiện hưhỏng tại trung tâm qua internet

Những ưu điểm của hệ thống VRV so với các hệ thống lạnh trung tâm:

- Điều khiển riêng biệt: hệ thống thông thường điều hoà không khí chotoàn bộ toà nhà, trái lại hệ thống VRV chỉ làm lạnh riêng rẽ cho từng phòng

Do đó hiệu quả kinh tế rất cao và phù hợp với nhiều loại công trình

- Tiết kiệm không gian lắp đặt: hiệu quả không gian được nâng cao do máy nhỏ gọn, chiều dài ống được kéo dài và khả năng đáp ứng một hệ thống điều hoà không khí chỉ với tuyến ống đơn

- Mẫu mã đa dạng: có hai loại, đó là loại 2 chiều và loại chỉ làm lạnh với công suất từ 5 HP đến 54 HP cách nhau 2 HP mỗi cấp Dàn lạnh có 11 kiểu

dáng với tổng cộng 73 loại Mang đến nhiều sự lựa chọn, đáp ứng mọi yêu cầu phong phú của khách hàng.

- Thuận lợi cho thiết kế và lắp đặt:

+ Đường ống dài cho phép linh hoạt hơn khi thiết kế và lắp đặt hệ thống.+ Thiết bị nhỏ gọn và nhẹ có thể vận chuyển bằng các phương pháp nângthông thường

+ Số lượng ống ít hơn giúp việc bố trí đơn giản hơn, kiểm tra sau khi lắp đặt không quá phức tạp

+ Dàn nóng có thể đặt trên tầng mái nên không làm ảnh hưởng đến thiết

kế bên trong của toà nhà

- Độ tin cậy cao: chức năng chẩn đoán giúp kiểm tra và phát hiện các sự cố(lỗi) nhanh chóng và chính xác

Nhược điểm của hệ thống VRV là: không lấy được gió tươi nên cần bố trí

thêm thiết bị thông gió thu hồi nhiệt đi kèm, để cấp gió tươi cho phòng và tiết kiệm năng lượng cho hệ thống Giá thành hệ thống VRV tương đối cao nên chủ yếu phục vụ cho điều hoà tiện nghi chất lượng cao

2.5 CHỌN HỆ THỐNG ĐIỀU HOÀ KHÔNG KHÍ CHO TOÀ NHÀ

Việc lựa chọn hệ thống điều hòa thích hợp cho công trình là hết sức quan trọng, nó đảm bảo hệ thống sẽ hoạt động tối ưu với hiệu quả cao nhất đáp ứng được yêu cầu của chủ đầu tư cũng như phù hợp với mục đích sử dụng và phải đảm bảo tính kinh tế khi đi vào hoạt động Qua phân tích các ưu điểm nhược điểm của các hệ thống điều hòa không khí như trên và căn cứ vào mục đích sử dụng của công trình là cho thuê chung cư cho nên có thể đưa ra 2 phương án để chủ đầu tư chọn lựa Một là dùng hệ thống VRVIII, một cụm dàn nóng đáp ứng cho nhiều cụm dàn lạnh, một tổ hợp dàn nóng phục vụ cho nhiều căn hộ, nhiềuphòng Hai là dùng kết hợp hệ thống VRVIII với VRVIII-S loại cục bộ tức làloại có công suất nhỏ hơn, một dàn nóng của nó chỉ kết nối được với 3 ÷ 5 dànlạnh Trong đó hệ VRVIII-S phục vụ cho các căn hộ Mỗi một dàn nóng nhưvậy sẽ chỉ được dùng cho một căn hộ có từ 3 ÷ 5 phòng Một tầng có bao nhiêu

căn hộ thì sẽ có bấy nhiêu dàn nóng này Nếu làm theo cách thứ nhất thì số dànnóng sẽ ít hơn nhưng cồng kềnh hơn, dàn nóng sẽ đặt trên tầng thượng vàkhông làm ảnh hưởng đến mỹ quan công trình Tuy nhiên nếu làm theo cáchnày thì yêu cầu cần phải có một con chip tính tiền điện riêng biệt cho từng hộ tùy theo mức độ sử dụng điều hòa riêng của từng hộ Nếu làm theo cách thứ hai thì việc tính tiền điện hoàn toàn đơn giản vì các hộ sử dụng điều hòa độc lập với nhau Nhưng vì số dàn nóng nhiều và được đặt ở ngay ban công của các căn hộ hoặc đặt ở giá treo tường như vậy sẽ phá vỡ kiến trúc và mỹ quan của tòa nhà Đồng thời một mặt số đường ống sẽ ít hơn nhưng một mặt số dàn nónglại nhiều hơn nên làm tăng chi phí lắp đặt Căn cứ vào đây chủ đầu tư có thể chọn một trong hai phương án tùy vào điều kiện cụ thể.

CHƯƠNG III TÍNH CÂN BẰNG NHIỆT ẨM

Có 2 phương pháp phổ biến dùng tính cân bằng nhiệt ẩm để xác định năng suất lạnh yêu cầu là phương pháp truyền thống và phương pháp Carrier Ở đây chọn phương pháp Carrier để tính toán Sơ đồ tính toán chi tiết xin xem hình 3.1 Biểu thức tính Q0như sau:

Q0= Qt = Qht+Qât (3.1)Phương pháp tính tải lạnh Carrier chỉ khác phương pháp truyền thống ở cách xác định năng suất lạnh Q0 mùa hè và Qs vào mùa đông bằng cách tính riêng tổng nhiệt hiện thừa Qht và nhiệt ẩn thừa Qât của mọi nguồn nhiệt toả vàthẩm thấu tác động vào phòng điều hoà

Hình 3.1 Các nguồn nhiệt hiện và ẩn chính theo Carrier

Nhiệt tổn thất do bức xạ Q1, qua kết cấu bao che Q2 và nhiệt tỏa Q3 chỉ

có nhiệt hiện Riêng nhiệt tỏa do người, do gió tươi mang vào và gió lọt gồm hai thành phần là nhiệt hiện và nhiệt ẩn

Q0= Qt = Q ht +Q ât

Nhiệt hiện thừa Q ht Nhiệt ẩn thừa Q ât

Gió tươi hiện

Q hN

Gió tươi

Q5â

Gió lọt hiện

Nhiệt toả Q3

Q2

Nguồn khác

Q6

Các phương pháp lập sơ đồ điều hòa mùa hè, mùa đông cũng như các sơ

đồ thẳng, tuần hoàn một cấp, hai cấp và phun ẩm bổ sung trong gian máy điều hòa giống như các phương pháp truyền thống, khác biệt duy nhất là tất cả tiến hành trên đồ thị t-d của không khí ẩm theo Carrier

Công trình có rất nhiều phòng nhưng do khuôn khổ đồ án có hạn nêndưới đây chỉ trình bày cách tính cho một vài phòng tiêu biểu để làm ví dụ Các kết quả tính toán cho các phòng khác được tập hợp trong các bảng

3.1 NHIỆT HIỆN BỨC XẠ QUA KÍNH Q11

Mặt trời mọc hướng Đông, lặn hướng Tây Bức xạ mặt trời tác động vàomột bề mặt tường đứng, nghiêng hoặc ngang là liên tục thay đổi Khi có tấm che nắng như ô văng, cửa chớp, rèm thì bức xạ vào phòng sẽ giảm hẳn Bức xạ qua kính là rất phức tạp, không đồng thời và khó xác định chính xác

Công trình có 16 tầng (không kể tầng áp mái và tầng hầm), trong đó cótầng kỹ thuật là hầu như không có kính mấy, các tầng còn lại từ tầng 1 đến tầng

15 đều có nhiều cửa kính Hướng của công trình là hướng Đông Nam, các cửa

sổ kính được bố trí ở cả 4 phía tòa nhà Các phòng chung cư ở mạn trước của tòa nhà đều có cửa kính theo hướng Đông Nam, các phòng chung cư ở mạn sauthì có cửa kính theo hướng Tây Bắc, các phòng ở phía đầu hồi thì chủ yếu có cửa kính theo hướng Đông Bắc hoặc hướng Tây Nam

Ta có nhiệt bức xạ qua kính theo công thức kinh nghiệm:

FK: là diện tích bề mặt kính cửa có khung thép, m2

RT: nhiệt bức xạ mặt trời qua kính cơ bản vào phòng, W/m2

Giá trị RT phụ thuộc vào vĩ độ, tháng, hướng của kính, giờ mặt trời Do

hệ thống điều hòa nhiệt độ ở đây làm việc 24/24h, tải lớn nhất là từ khoảng 11h

đến 15h nên có thể lấy ngay RT bằng lượng nhiệt bức xạ mặt trời cực đại qua kính vào trong phòng RTmax.

Mặt sau công trình hướng Tây Bắc sẽ nhận bức xạ lớn nhất vào khoảng tháng 6 với lượng bức xạ mặt trời lớn nhất xâm nhập qua kính loại cơ bản vàotrong phòng là RTmax = 486 W/m2

Hướng Đông Bắc nhận bức xạ lớn nhất vào khoảng tháng 6 với lượng bức xạ mặt trời lớn nhất xâm nhập qua kính loại cơ bản vào trong phòng là

H 1



H: là độ cao nơi công trình xây dựng so với mực nước biển, m

Ta có thể lấy định hướng độ cao so với mực nước biển của công là H =20m

=> 0 , 023 1 , 00046

1000

20 1 023 , 0 1000

H 1

đs: hệ số kể đến ảnh hưởng của độ chênh giữa nhiệt độ đọng sương của không khí quan sát so với nhiệt độ đọng sương của không khí ở trên mặt nước biển là 200C, xác định theo công thức:

13 , 0 10

20 t

20 25

Bây giờ ta đi xác định hệ số nt:

Lượng nhiệt bức xạ mặt trời xâm nhập qua cửa kính không phải tác động cùng lúc đến phụ tải của hệ thống mà nó tác động không đồng thời thể hiện độ trễ nhiệt Do các kết cấu dạng bề mặt của không gian điều hòa như: tường, sàn,trần và cả đồ đạc trong nhà có khả năng tích nhiệt, điều này tạo ra lượng trễ nhiệt, lượng nhiệt này sau một thời gian mới bức xạ vào không khí trongphòng Như vậy thể hiện sự tác động không đồng thời làm giảm bớt phụ tải lạnh của hệ thống tại thời điểm đang khảo sát, do đó có khả năng làm giảm bớt phụ tải tổng của hệ thống

Khả năng hấp thụ nhiệt của các vật liệu kết cấu bề mặt phụ thuộc vàokhối lượng riêng theo bề mặt kết cấu của vật liệu đó (kg/m2sàn), coi gs ≥ 700kg/m2sàn, tra bảng 4.7 [1] ứng với kính trần (không màn che) ta được:

- Ứng với hướng Đông Nam, hệ số tức thời lớn nhất vào lúc 9h sáng nt

Giờ ta chỉ cần đi tính diện tích cửa kính của từng phòng tương ứng sau

đó thế vào công thức là ra nhiệt lượng do bức xạ mặt trời qua kính vào từng phòng Những phòng nào có cửa kính ở hướng nào thì tính theo giá trị của hướng đó

Về cơ bản là các căn hộ của các tầng từ tầng 2 đến tầng 15 theo thứ tự lần lượt là giống nhau Ta chỉ cần tính cho 1 tầng cụ thể nào đó, các tầng khác tương tự

Ở đây tính thí dụ cho căn hộ 1501 tầng 15:

- Phòng ngủ 1: có 1 cửa sổ kính hướng Tây Nam với diện tích kính làkhoảng 1,7 m2nên lượng nhiệt bức xạ qua kính vào phòng là :

- Phòng khách: có 1 cửa sổ kính hướng Tây Nam với diện tích kính

là 1,7 m2cũng giống như phòng ngủ 1 và 2 Vậy nên:

Q11= 433,3 W

Kết quả của các căn hộ, các phòng được tổng kết trong bảng 3.1 đặt ở cuối chương 3

3.2 NHIỆT HIỆN TRUYỀN QUA MÁI BẰNG BỨC XẠ VÀ DO t,

ttđ: hiệu nhiệt độ tương đương

Trong trường hợp nàyttđ= 0,5.(tN– tT) = 0,5.(35,1 – 25) = 5,05 K

F: diện tích mặt trần, m2

k: hệ số truyền nhiệt qua mái, phụ thuộc vào kết cấu và vật liệu của mái.Tra theo bảng 4.15 [1] hệ số truyền nhiệt của trần tầng 15, với chiều dàycủa trần là 325 mm, có lát tấm vinyl dày 3 mm tính cho mùa hè là k = 2,15W/m2K

3.3 NHIỆT TRUYỀN QUA VÁCH Q22

Nhiệt truyền qua vách cũng có hai thành phần là: do chênh lệch nhiệt độ giữa ngoài trời và trong nhà, do bức xạ mặt trời vào tường (coi bằng không khi tính toán) Vách bao che có nhiều dạng: tường, cửa ra vào và cửa sổ

Nhiệt truyền qua vách được tính theo biểu thức:

Q22=Q22i = ki.Fi.t = Q22t+ Q22c+ Q22k, W (3.6)

Q22i: nhiệt truyền qua tường, cửa gỗ, kính; W

ki: hệ số truyền nhiệt của tường, cửa gỗ, kính; W/m2K

Fi: diện tích tường, cửa gỗ, kính, m2

3.3.1 Lượng nhiệt xâm nhập qua tường do chênh lệch nhiệt độ Q 22t

T = 10 W/m 2 K: hệ số toả nhiệt phía trong nhà

i: độ dày lớp vật liệu thứ i của cấu trúc tường

i: hệ số dẫn nhiệt lớp vật liệu thứ i của cấu trúc tường, W/mK.

Hình 3.2 Kết cấu tường bao.

Nếu tường tiếp xúc trực tiếp với không khí ngoài trời thì ta có:

73 , 1 10

1 52 , 0

2 , 0 93 , 0

02 , 0 2 20 1

1 1

vua N

t k

1 52 , 0

2 , 0 93 , 0

04 , 0 10 1

1 1

vua N

t k

F2= 0 m2

Q22t = 1,73 17,2 10,1 = 193,4 W

+ Phòng ngủ 3:

1 2

Diện tích tường tiếp xúc trực tiếp với không khí bên ngoài:

F1= 19,8 m2.Diện tích tường tiếp xúc gián tiếp với không khí ngoài trời:

F2= 51 m2

Q22t = 1,59 51 7 = 324,4 W

Giá trị và kết quả tính toán cho các phòng khác trình bày trong bảng 3.3

3.3.2 Lượng nhiệt xâm nhập qua cửa gỗ do chênh lệch nhiệt độ Q22c

Ta có công thức:

Q22c= kG.Fcửa.t , W (3.9)

kG: hệ số truyền nhiệt của cửa gỗ

Fcửa: diện tích của cửa gỗ

t: độ chênh nhiệt độ giữa hai bên của cánh cửa

Chỉ có các căn hộ từ tầng 2 đến tầng 15 là có cửa gỗ Như đã nói ở trên,các căn hộ của các tầng từ tầng 2 đến tầng 15 theo thứ tự lần lượt là giống nhau Ở đây chỉ tính thí dụ cho 1 phòng nào đó, chỉ ra cách tính, các phòngkhác làm tương tự Các cửa được mở thông qua các không gian điều hòa thìkhông cần tính đến do không có sự chênh lệch nhiệt độ do đó không có sự tổn thất nhiệt qua đây Các cửa được mở ra ngoài hành lang thì có t = 7 K vì hànhlang nằm ở giữa tòa nhà

Các cửa gỗ ở đây đều có chiều dày 30 mm nên ta chọn kG = 2,65W/m2.K theo bảng 4.12 [1] Vậy ta có:

Q22c= 2,65.Fcửa.t , W

Giá trị và kết quả tính toán cho các phòng khác trình bày trong bảng 3.4.

3.3.3 Nhiệt xâm nhập qua cửa kính do chênh lệch nhiệt độ Q22k

Biểu thức tính toán:

Q22k = k.Fk.t, W (3.10)Trong đó:

Fk: là diện tích cửa kính, m2

t: độ chênh lệch nhiệt độ trong và ngoài không gian điều hòa(10,1K)

k: hệ số truyền nhiệt của kính, W/m2K

Tra bảng 4.13[TL] với kính 1 lớp ta được k = 5,89 W/m2K Suy ra :

Q22k = 5,89.Fk.10,1 = 59,5 Fk, W

Ta chỉ cần tính toán diện tích các cửa sổ kính của từng phòng rồi lắp vào côngthức là tính ra lượng nhiệt xâm nhập qua cửa kính do chênh lệch nhiệt độ vàotừng phòng

Giá trị và kết quả tính toán cho các phòng, các căn hộ khác trình bàytrong bảng 3.5.

3.4 NHIỆT HIỆN TRUYỀN QUA NỀN Q 23

Nhiệt truyền qua nền được tính theo biểu thức:

Fn: diện tích nền, m2k: hệ số truyền nhiệt của nền, W/m2K

t: hiệu nhiệt độ bên trên và bên dưới nền, có hai trường hợp:

- Nếu phía dưới sàn hoặc nền là phòng điều hòa thìt = 0

- Nếu phía dưới sàn là tầng hầm hoặc phòng không điều hòathìt = 0,5.(tN– tT) = 5,05 K

Tất cả các tầng đều được điều hòa trừ tầng hầm và tầng áp mái nên chỉ

có nguồn nhiệt xâm nhập qua nền từ tầng hầm vào tầng 1 mà thôi Ở đây ta chỉphải tính toán cho tầng 1 Nền tầng 1 là bê tông dầy 300 mm, ở trên có lớp vữa dầy 25 mm và được lát tấm vinyl dầy 3 mm Tra bảng 4.15 [1] ta được hệ số truyền nhiệt của nền k = 2,15 W/m2K Vậy ta có:

3.5 NHIỆT TỎA Q3

3.5.1 Nhiệt hiện tỏa do đèn chiếu sáng Q31

Nhiệt tỏa ra do đèn chiếu sáng được xác định theo công thức:

Q31= nt nđ.Q , W (3.12)Trong đó:

Q: tổng nhiệt tỏa do đèn chiếu sáng Vì công trình ở đây chủ yếu dùngđèn huỳnh quang nên:

Ta chỉ đi tính diện tích sàn của từng phòng rồi thế vào công thức là được

Kết quả tính toán cho các phòng được tổng kết trong bảng 3.7

3.5.2 Nhiệt hiện tỏa ra do máy móc Q32

Nhiệt tỏa ra do máy móc và các dụng cụ dùng điện như tivi, đầu đĩa, loa, máy tính, radio, bàn là, máy sấy tóc trong gia đình là các loại không dùngđộng cơ điện và được tính bằng công thức:

Q32= 4 300 + 12 100 = 2400 W.

- Sảnh chung cư: không có máy móc gì nên Q32= 0

Đối với tầng kỹ thuật:

- Phòng kỹ thuật: là nơi đặt các máy móc, phương tiện kỹ thuật, các thiết bị xử

lý thông tin, các tủ điện, các khí cụ điện, Ta không thể thống kê chính xác số lượng của từng thứ trên mà chỉ có thể ước đoán công suất tổng cộng của chúng

là khoảng 2000 W cho mỗi phòng

Q32= 2000 W

- Phòng sinh hoạt cộng đồng: mỗi phòng gồm 4 loa, 1 dàn âm ly, 1 máy chiếu

Q32= 4 200 + 1 200 + 100 = 1100 W

Đối với các căn hộ:

Ta lấy định hướng cho mỗi căn hộ gồm 1 tivi, 1 máy tính, 1 radio, 1 bàn là,

1 bếp điện và 1 số đồ dùng khác nữa Công suất điện tổng ước tính khoảng

1000 W Tất cả các thiết bị này được đặt ở ngoài phòng khách Ngoài ra mỗi căn hộ còn có thêm 1 cái máy giặt công suất 1000 W Máy giặt được coi nhưđộng cơ điện và nó được đặt ở bên trong phòng cho nên nhiệt tỏa do máy giặt được tính theo công thức:

1000

Coi tất cả các căn hộ đều dùng các máy móc, thiết bị giống như định hướng Ta chỉ cần tính cho 1 căn hộ, các phòng khác lấy theo kết quả đó Nhiệt tỏa ra do máy móc thiết bị của 1 căn hộ là:

Q32 = 1266 + 1000 = 2266 W

Lượng nhiệt này tính cho phòng khách của các căn hộ

Kết quả tính toán của các phòng và các tầng còn lại được tổng kết trong bảng 3.8

3.6 NHIỆT HIỆN VÀ ẨN DO NGƯỜI TỎA RA Q4

3.6.1 Nhiệt hiện do người toả ra Q4h

Nhiệt hiện do người tỏa ra chủ yếu bằng đối lưu và bức xạ, được xác định theo biểu thức:

n: số người trong phòng

qh: nhiệt hiện toả ra từ một người, W/người

Đối với các phòng lớn hoặc các phòng không thường xuyên hoạt độngcần nhân thêm hệ số tác dụng không đồng thời nđ trang 174 [1] Chọn theo tiêuchuẩn nhà cao tầng, khách sạn được nđ= 0,9

Tính cho tầng 1:

- Phòng quản lý có khoảng 8 người thường xuyên ở trong đó (không cần nhân với hệ số tác động không đồng thời), có 5 nam, 3 nữ Tra bảng 4.18 [1] với tiêu chuẩn văn phòng ta được qh = 65 W/người Số lượng nhiệt thải nàytính cho nam giới trưởng thành, phụ nữ và trẻ em tính bằng khoảng 85% nam giới nên nhiệt hiện do người tỏa ra là:

Q4h= 5 65 + 3 65 0,85 = 490,8 W

- Phòng dịch vụ: lấy định hướng theo bảng 4.17 [1] theo tiêu chuẩn của cửa hàng ta được: mật độ 2 m2/người Khu dịch vụ có diện tích 845 m2, trừ đi diện tích kê đồ đạc hàng hóa chỉ còn khoảng 740 m2 là khoảng trống Vậy số người tối đa có mặt ở đây là 370 người Lấy tỉ lệ nam/nữ là 3/7 vì đây là khumua sắm Tra bảng 4.18 [1] với tiêu chuẩn cửa hàng ta được qh = 65 W/người Vậy ta có:

Q4h= 0,9 (370 0,3 65 + 370 0,7 65 0,85) = 19372 W

- Sảnh chung cư: số người qua lại nơi đây nhiều nhưng không lưu lại ở đây lâu nên có thể coi lượng nhiệt này bằng không

Tính cho tầng kỹ thuật:

- Đối với phòng kỹ thuật chủ yếu là nam giới, 1 phòng kỹ thuật có khoảng 5 người Cũng tra bảng 4.18 TL với tiêu chuẩn văn phòng ta được qh=

65 W/người Vậy thì ta có:

Q4h= 5 65 = 325 W

- Phòng sinh hoạt cộng đồng không xác định được số người cụ thể nênlấy định hướng theo bảng 4.17 [1] là mật độ 0,5 m2/ người Mỗi phòng sinhhoạt cộng đồng có diện tích khoảng 180 m2, trong đó diện tích để người ngồi ngoài diện tích sân khấu và nội thất trang trí còn là 150 m2 Như vậy số người

có thể tham gia sinh hoạt ở đây lên đến 300 người Ta coi tỉ lệ nam/nữ có thể có mặt là 1:1 Tra bảng 4.18 [1] với tiêu chuẩn nhà hát ta được qh = 64 W/người Suy ra:

+Phòng khách: 4 người có thể có mặt cùng lúc.

Q4h= 4 70 = 280 W

+2 phòng ngủ : ta coi mỗi phòng ngủ có 2 người ngủ

Q4h= 2 70 = 140 W

- Phòng 1509 (diện tích 87 m2) thì cũng giống như phòng 1503

Các phòng khác tính toán tương tự Kết quả tính toán của các phòng, cáccăn hộ được tổng hợp trong bảng 3.9

3.6.2 Nhiệt ẩn do người toả ra Q4â

n: số người trong phòng,

qâ: nhiệt ẩn toả ra từ một người, W/người

Tra bảng 4.18 [1] ta được: ứng với văn phòng và các loại cửa hàng thì qâ

= 65 W/người còn với rạp hát thì qâ = 36 W/người Phụ nữ và trẻ em cũng tínhbằng khoảng 85% nam giới Đối với các phòng lớn hoặc các phòng khôngthường xuyên hoạt động cần nhân thêm hệ số tác dụng không đồng thời nđ =0,9

Tính toán tương tự như khi tính nhiệt hiện do người tỏa ra, các kết quả tínhtoán cho các phòng được trình bày trong bảng 3.10

3.7 LƯỢNG NHIỆT HIỆN VÀ ẨN DO GIÓ TƯƠI MANG VÀO QN

Phòng điều hòa luôn phải được cung cấp gió tươi để đảm bảo đủ lượng oxi cần thiết cho người trong phòng cũng như để thay thế lượng không khí đã

bị ô nhiễm trong phòng Gió tươi có trạng thái ngoài trời N với entanpy IN,nhiệt độ tN, ẩm dung dN, lớn hơn không khí trong nhà do đó khi đưa vào phòng,gió tươi sẽ tỏa ra lượng nhiệt hiện QhNvà nhiệt ẩn QâN

QhN= 1,2.n.l.(tN- tT), W (3.17)

QâN= 3,0.n.l.(dN- dT), W (3.18)Trong đó:

n: là số người trong không gian điều hòa ;

l: là lượng không khí tươi cần cho 1 người trong một giây, l/s

Lấy theo giá trị định hướng bảng 4.19 [1] là : công sở và văn phòng là7,5 l/s (27 m3/h), cửa hàng bán lẻ là 5 l/s (18 m3/h), cửa hàng tạp hóa là 3,5 l/s(12,6 m3/h).

tN, tT: là nhiệt độ không khí ngoài trời và trong không gian điều hòa(0C)