Thiết kế hệ thống điều hòa không khí cho trung tâm thương mại nha trang center, nha trang, khánh hòa

Yêu cầu thiết kế của công trình: Hệ thống điều hoà cần đạt được các mục tiêu sau:  Tạo ra môi trường vi khí hậu với các thông số nhiệt độ, độ ẩm, tốc độ gió, và độ trong sạch của không

Trang 1

MỤC LỤC

MỤC LỤC i

DANH MỤC HÌNH vii

Lời Mở Đầu ix

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ ĐIỀU HÒA KHÔNG KHÍ 1

1.1 Sự hình thành và phát triển của kỹ thuật điều hòa không khí 1

1.2 Ứng dụng của kỹ thuật điều hòa không khí 1

1.3 Lịch sử phát triển của điều hòa không khí ở Việt Nam 2

1.4 Mục đích – ý nghĩa của điều hòa không khí 3

CHƯƠNG 2 KHẢO SÁT CÔNG TRÌNH CẦN ĐIỀU HOÀ, LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ 5

2.1 Giới thiệu công trình 5

2.2 Phân tích đặc điểm công trình và lựu chọn phương án thiết kế 7

2.2.1 Phân tích đặc điểm của các hệ thống điều hòa không khí hiện nay 7

2.2.1.1 Hệ thống điều hòa cục bộ 7

2.2.1.2 Máy điều hòa cửa sổ 8

2.2.1.3 Máy điều 2 cục 9

2.2.1.4 Hệ thống điều hòa tổ hợp gọn 10

2.2.1.5 Máy điều hòa nguyên cụm 10

2.2.1.6 Máy điều hòa VRV 11

2.2.1.7 Hệ thống điều hòa trung tâm nước 14

2.2.2 Lựa chọn phương án thiết kế: 24

2.3 Chọn các thông số thiết kế 25

2.3.1 Các thông số thiết kế trong nhà 25

2.3.2 Các thông số thiết kế ngoài nhà 25

2.3.3 Nhiệt độ ngưng tụ 27

2.3.4 Gió tươi và hệ số trao đổi không khí 27

2.3.5 Độ ồn cho phép 28

2.3.6 Tốc độ không khí 28

CHƯƠNG 3 TÍNH NHIỆT TẢI CHO CÔNG TRÌNH, CHỌN MÁY VÀ THIẾT BỊ 29

3.1 TÍNH TOÁN NHIỆT TẢI LẠNH 29

Trang 2

3.1.1 Tổn thất do bức xạ qua kính Q11 29

3.1.2 Nhiệt hiện truyền qua kết cấu bao che Q2 36

3.1.2.1 Nhiệt hiện truyền qua trần, sàn hoặc nền Q21 36

3.1.2.2 Nhiệt hiện truyền qua vách Q22 37

3.1.3 Nhiệt tỏa ra do máy móc thiết bị trong phòng Q3 39

3.1.3.1 Nhiệt hiện toả do đèn chiếu sáng Q31 39

3.1.3.2 Nhiệt hiện do máy móc toả ra Q32 40

3.1.4 Nhiệt hiện và ẩn do người toả ra Q4 42

3.1.5 Nhiệt hiện và ẩn do gió tươi mang vào Q5 43

3.1.6 Nhiệt hiện và ẩn do gió lọt Q6 43

3.1.7 Tính toán phụ tải lạnh chọn thiết bị 45

3.2 Thành lập và tính toán sơ đồ điều hòa không khí 45

3.2.1 Thành lập sơ đồ điều hòa không khí 45

3.2.2 Tính toán sơ đồ điều hòa không khí 47

3.2.2.1 Điểm gốc và hệ số nhiệt hiện SHF: 47

3.2.2.2 Hệ số nhiệt hiện phòng RSHF ( Room Sensible Heat Factor)  hf 48

3.2.2.3 Hệ số nhiệt hiện tổng GSHF (Grand sensible heat factor) εht 48

3.2.2.4 Hệ số đi vòng (Bypass factor) εBF 49

3.2.2.5 Hệ số nhiệt hiện hiệu dụng ESHF (Effective Sensible Heat Factor) 50

3.2.2.6 Nhiệt độ đọng sương của thiết bị 51

3.2.2.7 Nhiệt độ không khí sau dàn lạnh 51

3.2.2.8 Tính toán lưu lượng không khí qua các dàn lạnh 52

3.3 Tính chọn máy và thiết bị 53

3.3.1 Tính chọn FCU 53

3.3.2 Tính chọn Chiler 54

3.3.4 Tính chọn tháp giải nhiệt 54

CHƯƠNG 4 THIẾT KẾ ĐƯỜNG ỐNG GIÓ CẤP, GIÓ THẢI VÀ

THÔNG GIÓ 56

4 TÍNH TOÁN THIẾT KẾ ĐƯỜNG ỐNG GIÓ CẤP, GIÓ THẢI 56

4.1 Giới thiệu chung 56

4.2 Các thiết bị chính trên đường ống gió 57

4.2.1 Ống gió Quạt gió 57

4.2.2 Quạt gió 57

4.2.3 Miệng gió cấp 57

Trang 3

4.3 Tính toán đường ống gió cấp 60

4.3.1 Phương pháp thiết kế đường ống gió 60

4.3.2 Tính toán đường ống 61

4.4 Tính toán đường ống cấp gió tươi 64

4.4.1 Tính toán kích thước đường ống 64

4.4.2 Tính tổn thất áp suất trên đường ống và chọn quạt cấp gió tươi 68

4.4.2.1 Cơ sở lý thuyết 68

4.4.2.2 Tính tổn thất trên đường ống cấp gió tươi: 72

4.4.3 Chọn quạt 76

4.4.3.1 Cơ sở lý thuyết 76

II TÍNH TOÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG THÔNG GIÓ, HÚT KHÓI 79

4.1 Tính toán hệ thống hút khí thải nhà vệ sinh 79

4.1.1 Tính cho toilet: 80

Ví dụ ta tính cho phòng toilet tầng G: 80

4.1.2 Tính chọn quạt 83

4.1.3 Nguyên lý điều khiển hoạt động của quạt hút toilet cho các tầng 88

4.2 Tính toán thông gió tầng hầm 88

4.2.1 Hệ thống thông gió 89

4.2.2.1 Hệ thống hút khí thải cho tầng hầm 93

4.2.2.2 Hệ thống hút khói cho tầng hầm khi có cháy 94

CHƯƠNG 5 TÍNH THIẾT KẾ ĐƯỜNG ỐNG NƯỚC 97

5.1 Lựa chọn sơ đồ hệ thống đường ống nước lạnh 97

5.2 Tính toán thiết kế hệ thống đường ống nước 98

5.2.1 Tính toán đường ống dẫn nước lạnh 98

5.2.2 Tính toán đường kính ống giải nhiệt 104

5.2.3 Tính toán đường ống bypass 105

5.3 Tính tổn thất áp suất và chọn bơm 106

5.3.1 Tính tổn thất và chọn bơm trên đường ống cấp nước lạnh 108

5.3.2 Tính tổn thất và chọn bơm trên đường nước giải nhiệt 111

5.4 Tính toán đường cấp nước bổ sung cho tháp giải nhiệt, chọn bơm và két nước 115

5.5 Chọn hệ thống xử lý nước (Water softener) 117

5.6 Tính toán thể tích và chọn bình giãn nở 117

CHƯƠNG 6 TỰ ĐỘNG HÓA VÀ VẬN HÀNH HỆ THỐNG 119

6.1 Chức năng nhiệm vụ của hệ thống điều khiển 119

Trang 4

6.2 Điều khiển hệ thống Chiller – Tháp giải nhiệt 119

6.2.1 Điều khiển chiller và bơm nước lạnh 121

6.2.2 Điều khiển van By-pass 123

6.2.3 Điều khiển hệ thống tháp giải nhiệt 124

6.3 Nguyên lý điều khiển FCU 126

Bình luận 128

I.Phân tích công trình 128

II Hệ thống quản lí công trình, ứng dụng để tiết kiệm chi phí vận hành: 129

1 BMS – Hệ thống quản lý tòa nhà 129

2.Một số lợi ích của hệ BMS có thể kể đến là: 130

3.Quản lý điện năng 131

4 Hệ thống quản lý cơ sở vật chất 132

Tài liệu tham khảo 135

II Bảng kích thước của công trình 136

II.1 Bảng kích thước trần 136

II.2 Bảng kích thước tầng G 136

II.3 Bảng kích thước tầng 1 137

II.4 Bảng kích thước tầng 2 138

II.5 Bảng kích thước tầng 3: 139

III Bảng tính toán nhiệt 140

III.1 Bảng tính toán nhiệt Q1 140

III.1.1 Bảng tính toán nhiệt Q1 của tầng G 140

III.1.2 Bảng tính toán nhiệt Q1 của tầng 1 141

III.2 Bảng tính toán nhiệt truyền qua trần sàn Q21 143

III.2.1 Bảng tính toán nhiệt Q21 của tầng G 143

III.3 Bảng tính toán nhiệt truyền qua tường Q22 145

III.3.1 Bảng tính toán nhiệt truyền qua tường Q2 của tầng G 145

Trang 5

III.3.2 Bảng tính toán nhiệt truyền qua tường Q2 của tầng 1 147

III.4.1 Bảng tính toán nhiệt do máy móc thiết bị Q3 của tầng G 151

III.4.2 Bảng tính toán nhiệt do máy móc thiết bị Q3 của tầng 1 152

III.5.1 Bảng tính toán nhiệt do con người Q4 của tầng G 156

III.5.2 Bảng tính toán nhiệt do con người Q4 của tầng 1 157

III.6.1 Bảng tính toán nhiệt do gió tươi mang vào Q5 của tầng G 160

III.6.2 Bảng tính toán nhiệt do gió tươi mang vào Q5 của tầng 1 161

III.7.1 Bảng tính toán nhiệt do gió lọt Q6 của tầng G 166

III.7.2 Bảng tính toán nhiệt do gió lọt Q6 của tầng 1 168

III.8.1 Các hệ số nhiệt hiện 171

III.9 bảng tính toán nhiệt độ đọng sương của các phòng 175

III.10 bảng thống kê chọn máy của các tầng 179

IV.1 bảng tính toán kích thước ống gió của FCU 183

IV.2 bảng tính toán kích thước ống gió của AHU của các tầng 185

Trang 6

IV.3 bảng thông kê kết quả tính toán đường ống cấp gió tươi 191

IV.4 bảng thông kê kết quả tính toán trở lực đường ống cấp gió tươi 193

Tổn thất qua cút 193

IV.5 bảng thông kê kết quả tính toán đường ống gió của toilet 194

IV.6bảng thông kê kết quả tính toán trở lực cho đường ống gió của toilet 195

V.1 bảng thông kê kết quả tính toán đường ống nước lạnh 196

VI Thông số của thiết bị 199

VI.1 AHU 199

VI.2 FCU 200

VI.3 CHILLER 202

202

Trang 7

DANH MỤC HÌNH

Hình 2.1 Cấu tạo của máy nén cửa sổ 8

Hình 2.2 Cấu tạo máy điều hòa dạng tách 9

Hình 2.3 Sơ hệ thống VRV 12

Hình 2.4 Sơ đồ lắp đặt hệ thống VRV 12

Hình 2.5 sơ đồ hệ thống trung tâm với chiller giải nhiệt nước 15

Hình 2.6 Hệ thống lưu lượng không đổi sử dụng van 3 ngả 16

Hình 2.7 Hệ thống lưu lượng không đổi sử dụng van 2 ngả 17

Hình 2.8 Sơ đồ hệ thống Decoupled 17

Hình 2.9 Sơ đồ nguyên lý điều khiển hệ thống Decoupled 18

Hình 2.10 Sơ đồ hệ thống VPF 20

Hình 2.11 Sơ đồ nguyên lý hoạt động hệ thống VPF 21

Hình 2.12 Sơ đồ nguyên lý hoạt động hệ thống Decoupled với bơm sơ cấp biến tần 23

Hình 3.1 Sơ đồ mặt bằng khu thương mại tầng G 32

Hình 3.2 Sự thay đổi nhiệt bức xạ tại các thời điểm khác nhau trong ngày

của văn caffe shop trong tháng 12 34

Hình 3.3 Sơ đồ tuần hoàn không khí một cấp trên ẩm đồ Carrrier 47

Hình 3.4 Điểm gốc G và thang chia hệ số nhiệt hiện của ẩm đồ 48

Hình 3.5 Hệ số nhiệt hiện hiệu dụng và cách xác định nhiệt độ điểm đọng sương của thiết bị trên ẩm đồ Carrie 51

Hình 3.6 Sơ đồ tuần hoàn không khí một cấp văn phòng caffe shop tầng G 54

Hình 4.1.Sơ đồ đường ống dẫn gió lạnh từ FCU tới các miệng thổi 61

Hình 4.2 Sơ đồ cấp gió tươi cho các FCU 64

Hình 4.3 Sơ đồ cấp gió tươi cho các FCU 67

Hình 4.4 loại Côn giảm 70

Hình 4.5 Đồ thị đặc tính của quạt 77

Hình 4.6 Co 900 tiết diện hình chư nhật 84

Trang 8

Hình 4.7 Cút 900 thẳng góc tiết diện hình chữ nhật 92

Hình 4.8 Cút 900 cong đều tiết diện hình chữ nhật 95

Hình 4.9 Cút 900 cong đều tiết diện hình chữ nhật 96

Hình 5.1 Sơ đồ bố trí đường ống nước 97

Hình 5.3.Sơ đồ bố trí đường nước tháp giả nhiệt 105

Hình 5.4 đồ thị đường đặc tính của quạt KDN 125 – 400 110

Hình 5.5 Sơ đồ nguyên lý hệ thống giải nhiệt 113

Hình 5.6 Đồ thị đường đặc tính của bơm KDN 100-400 114

Hình 6.1 Sơ đồ nguyên lý điều khiển phòng máy chiller (chiller plant contronller) 120

Hình 6.2 Sơ đồ điều khiển van Bypass 123

Hình 6.3 Sơ đồ nguyên lý điều khiển FCU 126

Trang 9

Lời Mở Đầu

Ngày nay cùng với sự phát triển của khoa học kỹ thuật nói chung, ngành Kỹ Thuật Lạnh và Điều Hòa Không Khí nói riêng cũng đã và đang phát triển mạnh mẽ, đặc biệt trong những năm gần đây nó ngày càng trở lên đặc biệt quan trọng và thậm chí là không thể thiếu trong các ngành khoa học kỹ thuật công nghệ cao, trong sản xuất như: công nghệ chế biến thủy sản, y tế, điện tử, dệt may, công nghệ sinh học,

cơ khí chính xác…Ngoài ra điều hòa không khí là không thể thiếu trong các tòa nhà, khách sạn, văn phòng…nơi mà nhu cầu về điều kiện tiện nghi của con người ngày càng được nâng cao

Với đặc điểm khí hậu nóng ẩm như ở nước ta, thì việc áp dụng kỹ thuật điều hòa không khí vào phục vụ sản xuất và đời sống ở nước ta là hết sức quan trọng trong xu thế hội nhập hiện nay

Với những lý do trên, em chọn đề tài: Thiết kế hệ thống điều hòa không khí cho trung tâm thương mại Nha Trang Center, Nha Trang – Khánh Hòa

Mặc dù đã có nhiều cố gắng trong quá trình thực hiện đồ án, song vẫn còn những sai sót Em rất mong được sự góp ý của quý thầy cô, để đồ án của em được hoàn thiện hơn

Em xin gửi lời cảm ơn chân thành tới thầy Ngô Đăng Nghĩa đã trực tiếp hướng dẫn em thực hiện đồ án và các thầy cô trong bộ môn nhiệt tình giúp đỡ em hoàn thành đò án này

Nha Trang, tháng 6 năm 2011

Sinh viên thực hiện

Nguyễn Thành Ghin

Trang 10

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ ĐIỀU HÒA KHÔNG KHÍ

1.1 Sự hình thành và phát triển của kỹ thuật điều hòa không khí

Để cân bằng, điều chỉnh không khí trong môi trường sống, từ xa xưa con người đã biết sử dụng các biện pháp để tác động vào nó như: đốt lửa sưởi ấm mùa đông, dùng quạt gió để làm mát, hay tìm các hang động mát mẻ, ấm cúng để ở…Tuy nhiên vẫn chưa hề có khái niệm và hiểu biết về thông gió và điều hòa không khí Mãi đến năm 1845, một Bác sĩ người Mỹ tên John Gorrie đã chế tạo ra máy nén khí đầu tiên để điều hòa không khí cho bệnh viện tư của ông Chính sự kiện này đã làm ông nổi tiếng và đi vào lịch sử của ngành kỹ thuật điều hòa không khí Từ đó khái niệm về điều hòa không khí được hình thành và ngày càng nhiều công trình nghiên cứu, tìm hiểu về điều hòa không khí và ứng dụng của nó trong đời sống Bởi vậy ngành kỹ thuật điều hòa không khí ngày càng được hoàn thiện và phát triển mạnh mẽ cho đến ngày nay nó đã trở thành một bộ phận không thể thiếu đối với cuộc sống con người Sự có mặt của điều hòa không khí và chất lượng của

nó đã trở thành một tiêu chí để đánh giá mức độ hiện đại và chất lượng của một công trình cũng như của cuộc sống ngày nay

1.2 Ứng dụng của kỹ thuật điều hòa không khí

- Điều hoà trong sinh hoạt, đời sống: nhà ở, nhà hàng , nhà hát, rạp chiếu

phim, hội trường, phòng họp, khách sạn, văn phòng,… đặt biệt trong các ngành y tế, văn hoá, thể thao, du lịch…điều hoà không khí thay đổi theo mùa, thậm chí cả theo giờ trong một ngày, thay đổi theo tuỳ vùng dân cư

- Điều hoà trong công nghiệp: được ứng dụng vào việc điều hoà công nghệ

như trong lĩnh vực sản xuất: sợi dệt, thuốc lá, in ấn , phim ảnh, dược liệu, rượu bia

…nhằm bảo đảm chất lượng sản phẩm

- Điều hoà không khí gắn liền với các ngành sản xuất: như cơ khí chính

xác, kỹ thuật điện tử vi điện tử, máy tính điện tử, quang học, vi phẫu thuật, kỹ thuật

Trang 11

quốc phòng, kỹ thuật vũ trụ, …bởi vì những máy móc và thiết bị hiện đại chỉ có thể làm việc tin cậy, an toàn, đạt hiệu quả cao ở nhiệt độ thích hợp

- Điều hoà trong nông nghiệp và chăn nuôi: điều hoà nhiệt độ nhằm tạo

điều kiện khí hậu thích hợp để thúc đẩy sự tăng trưởng, phát triển và đạt năng suất cao

1.3 Lịch sử phát triển của điều hòa không khí ở Việt Nam

Đối với Việt Nam, là nước có khí hậu nóng và ẩm, đặc biệt miền Nam hầu như chỉ có mùa mưa và mùa nắng Kỹ thuật lạnh ngày càng đóng vai trò quan trọng trong việc phát triển kinh tế nước ta Kỹ thuật lạnh đã xâm nhập hơn 60 ngành kinh

tế, đặt biệt là ngành chế biến thực phẩm, hải sản xuất khẩu, công nghiệp nhẹ, điều hòa không khí

Nhược điểm chủ yếu của ngành lạnh ở nước ta hiện nay là quá nhỏ, non yếu

và lạc hậu, chỉ chế tạo được các loại máy lạnh Amoniac loại nhỏ, chưa chế tạo được các loại máy nén và thiết bị cỡ lớn, các loại máy lạnh Freon, các thiết bị tự động Ngành lạnh nước ta chưa được quan tâm đầu tư và phát triển đúng mức Cho nên việc các đơn vị sử dụng lạnh ở các ngành thường trang bị tự phát đôi khi dẫn tới thiệt hại và lãng phí tiền vốn

Cùng với sự phát triển kinh tế của đất nước trong khoảng trên 10 năm nay, ở các thành phố lớn phát triển lên hàng loạt các cao ốc, nhà hàng, khách sạn, các rạp chiếu phim, các biệt thự sang trọng, nhu cầu tiện nghi của con người ở thành phố tăng cao, đặt biệt ở các thành phố phía Nam, ngành điều hòa không khí đã bắt đầu

có vị trí quan trọng và có nhiều hứa hẹn cho tương lai ở các thành phố phía Nam Điều đáng lưu ý nhất là sự phát triển mạnh mẽ của ngành điều hòa không khí tại thành phố Hồ Chí Minh, hầu như khá nhiều máy điều hòa không khí độc lập được trang bị ở các khu dân cư có mức sống trung bình trở lên Các hệ thống điều hòa không khí trung tâm hầu như đã chiếm lĩnh tất cả các cao ốc văn phòng, nhà hàng khách sạn, nhà hát

Sự chiếm lĩnh của ngành điều hòa không khí minh chứng một hiện tại rõ ràng vị trí quan trọng của ngành điều hòa không khí trong sinh hoạt và mọi hoạt

Trang 12

động, cho thấy ngành lạnh ở Việt Nam đang ngày càng phát triển mạnh mẽ phục vụ cho nhiều mục đích sử dụng

1.4 Mục đích – ý nghĩa của điều hòa không khí

Nước ta có khí hậu tương đối phức tạp, ở miền Bắc từ đèo Hải Vân trở ra có

2 mùa rõ rệt, mùa hè nóng ẩm, mùa đông lại giá rét có khi còn có tuyết ở một số nơi Ở miền Trung và miền Nam lại nóng ẩm quanh năm Chính vì vậy luôn làm cho con người mất cảm giác thỏa mái khi làm việc và nghỉ ngơi kèm theo đó là sự mệt mỏi, dễ mắc các bệnh về đường hô hấp ảnh hưởng trực tiếp đến sức khỏe của con người Kỹ thuật điều hòa không khí có thể giải quyết tốt được vấn đề trên Điều hòa không khí là ngành kỹ thuật có khả năng tạo ra trong không gian điều hòa một môi trường không khí trong sạch, có nhiệt độ, độ ẩm, vận tốc gió nằm trong phạm

vi ổn định phù hợp với sự thích nghi của cơ thể con người trong từng điều kiện sinh hoạt làm việc cụ thể khác nhau Nó tạo ra cảm giác thỏa mái sảng khoái cho con người, không nóng bức về mùa hè, không lạnh giá về mùa đông, cung cấp đủ dưỡng khí trong lành, bảo vệ sức khỏe, phát huy năng suất lao động của con người Hiện nay trong các công trình xây dựng như: Các công sở, khách sạn, nhà hàng, siêu thị, nhà hát, các trung tâm vui chơi giải trí, nhà ở… đều được trang bị hệ thống điều hòa không khí

Ngoài mục đích tạo điều kiện tiện nghi cho cơ thể con người, điều hòa không khí còn nhằm phục vụ cho nhiều quá trình công nghệ khác

Cùng với quá trình công nghiệp hóa hiện đại hóa đất nước, các ngành nghề ngày càng được phát triển và mở rộng và kéo theo đó là sự phát triển của kỹ thuật điều hòa không khí Một số ngành sản xuất có công nghệ đặc biệt nó đòi hỏi phải có một chế độ nhiệt độ, độ ẩm, độ sạch của không khí phù hợp Điều này chỉ có kỹ thuật điều hòa không khí mới có khả năng đáp ứng được Ngành công nghiệp sợi đòi hỏi độ ẩm phải thật thích hợp Ngành cơ khí chính xác chế tạo dụng cụ đo lường, dụng cụ quang học… thì yêu cầu về nhiệt độ độ ẩm, độ sạch của không khí Ngành công nghiệp sản xuất thuốc lá cũng đòi hỏi có một môi truờng sản xuất có

Trang 13

nhiệt độ và độ ẩm thích hợp…Còn rất nhiều qui trình công nghệ đòi hỏi phải áp dụng kỹ thuật điều hòa không khí mới có thể sản xuất hiệu quả được

Như vậy kỹ thuật điều hòa không khí không chỉ là một công cụ đắc lực phục

vụ cho nhu cầu thiết yếu cuộc sống của con người mà nó còn có mặt trong mọi lĩnh vực kinh tế Nó đóng một phần không nhỏ vào việc nâng cao chất lượng cuộc sống của con người, nâng cao năng suất lao động, chất lượng sản phẩm của các ngành sản xuất công nghiệp Tuy nhiên, vốn đầu tư và chi phí vận hành một hệ thống điều hòa là không nhỏ Và để đảm bảo tính kỹ thuật, tính kinh tế, thì nhiệm vụ đạt ra đối với người Kỹ sư thiết kế là phải tính toán chính xác tải nhiệt, chọn được phương án thiết kế hợp lý vừa đảm bảo đáp ứng được tuổi thọ, các thông số yêu cầu, vừa tiết kiệm được vốn đầu tư ban đầu mà lại vận hành đơn giản và tiết kiệm năng lượng

Trang 14

CHƯƠNG 2 KHẢO SÁT CÔNG TRÌNH CẦN ĐIỀU HOÀ, LỰA CHỌN

PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ

2.1 Giới thiệu công trình

Chủ Đầu tư: Công Ty TNHH Hoàn Cầu Nha Trang (Hoàn Cầu Co., Ltd)

Địa chỉ: 20 Trần Phú, Tp Nha Trang

Trang 15

+ Tầng 5: phòng đặt máy và văn phòng giao dịch

+ Tầng 6 – 22: phục vụ khách sạn

Tòa nhà hướng ra biển, có 2 hướng mặt tiền chính là hướng Đông Nam và Tây Nam, 2 hướng này được thiết kế là kính trong suốt có rèm che nên nhận nhiệt bức xạ mặt trời nhiều nhất

Kích thước đầy đủ của công trình được tổng hợp trong bảng II.1 phần phụ

lục (bảng II.1-II.7)

Yêu cầu thiết kế của công trình:

Hệ thống điều hoà cần đạt được các mục tiêu sau:

 Tạo ra môi trường vi khí hậu với các thông số nhiệt độ, độ ẩm, tốc độ gió, và

độ trong sạch của không khí được kiểm soát và điều chỉnh theo điều kiện tiện nghi của con người

 Tổ chức thông thoáng, hút thải không khí từ các khu vệ sinh, và các khu vực cần thiết ra khỏi công trình

 Hệ thống thông gió và điều hòa không khí được thiết kế lắp đặt không ảnh hưởng tới kiến trúc công trình Làm tăng vẻ đẹp nội thất, độ ồn do hệ thống gây ra ở mức độ cho phép không ảnh hưởng tới các khu vực trong và ngoài công trình

 Thiết bị lựa chọn cho hệ thống phải đảm bảo tính hiện đại, làm việc tin cậy, vận hành đơn giản và thuận tiện cho việc bảo dưỡng, sửa chữa

 Hệ thống có khả năng phục vụ độc lập theo yêu cầu sử dụng cho từng khu vực Công suất của hệ thống được tự động điều chỉnh theo tải nhiệt thực tế của toà nhà tại từng thời điểm để nâng cao hiệu suất hoạt động của hệ thống và giảm chi phí vận hành

 Hệ thống được thiết kế tuân theo các tiêu chuẩn và quy phạm về an toàn phòng chống cháy, không tạo ra các nguồn nhiệt có nhiệt độ cao, và không sử dụng các loại vật liệu dễ gây cháy nổ

Trang 16

2.2 Phân tích đặc điểm công trình và lựu chọn phương án thiết kế

2.2.1 Phân tích đặc điểm của các hệ thống điều hòa không khí hiện nay

Sau một thời gian hình thành và phát triển, đến nay kỹ thuật điều hòa không khí ngày càng được hoàn thiện có đầy đủ các chức năng hiện đại với nhiều mẫu mã chủng loại khác nhau

Hệ thống điều hòa không khí là một tập hợp máy móc, thiết bị, dụng cụ… để tiến hành các quá trình xử lý không khí như là để: làm lạnh, sưởi ấm, tăng ẩm, giảm

ẩm, lọc bụi…

Do tính chất phức tạp, đa dạng của không gian điều hòa và cũng để đáp ứng nhu cầu đòi hỏi của các chủ đầu tư hiện nay các nhà sản xuất đã đưa ra các hệ thống điều hòa không khí với nhiều mẫu mã chủng loại, tính năng ưu việt khác nhau

Có nhiều cách phân loại hệ thống điều hòa không khí nhưng thường phổ biến hơn là phân loại theo tính tập trung và theo chất tải lạnh Ta chọn cách phân loại theo tính tập trung Theo cách này thì hệ thống điều hòa sẽ được chia làm 3 loại:

Hiện nay trên thị trường sử dụng phổ biến 2 loại: Điều hòa cửa sổ và điều hòa 2 cục

Trang 17

2.2.1.2 Máy điều hòa cửa sổ

Máy điều hòa cửa sổ thường được gắn trên tường giống như cửa sổ Đây là dạng máy điều hòa nhỏ gọn cả về năng suất lạnh về kích thước cũng như khối lượng Tất cả các thiết bị chính của nó như: máy nén, dàn ngưng, dàn bay hơi, quạt giải nhiệt, quạt gió lạnh, các thiết bị điều khiển khác… đều lắp trong một vỏ máy gọn nhẹ

Hình 2.1 Cấu tạo của máy nén cửa sổ

 Ưu điểm:

- Chỉ cần cấp nguồn điện là chạy, không cần công nhân lắp đặt có tay nghề cao, không cần công nhân vận hành máy

- Có chế độ sưởi ẩm vào mùa đông bằng bơm nhiệt

- Có khả năng lấy gió tươi

- Có thể điều chỉnh nhiệt độ phòng bằng thermorstat với giải điều chỉnh lớn

- Giá thành rẻ, vốn đầu tư thấp

 Nhược điểm:

- Độ ẩm tự biến đổi theo từng chế độ điều chỉnh bởi vậy mà không thể khống chế được độ ẩm

- Khả năng làm sạch không khí kém

- Máy hoạt động có độ ồn cao

- Khó bố trí trong phòng, thường phải đục một khoảng tường có kích thước bằng kích thước của máy để đặt máy

Trang 18

2.2.1.3 Máy điều 2 cục

Máy điều hòa tách gồm hai cụm: dàn nóng và dàn lạnh, được bố trí tách rời nhau và được kết nối với nhau bằng ống đồng dẫn gas và dây điện điều khiển Máy nén thường được đặt bên trong cụm dàn nóng Dàn lạnh có chứa bộ điều khiển

Hình 2.2 Cấu tạo máy điều hòa dạng tách

- Có thể lắp đặt ở nhiều không gian, vị trí khác nhau

- Có nhiều kiểu dàn lạnh cho phép người sử dụng có thể lựa chọn được dạng phù hợp nhất cho công trình

- Sử dụng tiện lợi cho không gian nhỏ hẹp, đặc biệt đối với các hộ gia đình

- Sử dụng, bảo dưỡng, sửa chữa, lắp đặt đơn giản dễ dàng, giá thành rẻ

- Chênh lệch độ cao giữa dàn nóng và dàn lạnh bị hạn chế

- Công suất của loại máy này bị hạn chế

- Tính thẩm mỹ của công trình không cao dễ phá vỡ cảnh quan kiến trúc

Trang 19

 So sánh hệ thống làm lạnh bằng nước và làm lạnh dạng máy 2 mảng AC

Bảng 2.1 So sánh ưu nhược điểm của 2 hệ thống 2 mảng và điều hòa trung tâm

Hệ thống làm mát không khi dạng 2 mảng AC

Hệ thống điều hòa trung tâm

dùng Chiller

Ưu

nhược điểm

- Không cần phòng máy

- Không có thông gió

- Phải có phòng máy bổ sung

- Có thông gió và xử lý gió tươi sơ

bộ làm tăng chất lượng không khí

Giới thiệu

-Mỗi thiết bị tòa nhà được đặt

ở ban công -Không có chức năng thông gió

Máy điều hòa ly tâm có hiệu suất rất cao COP max = 7

2.2.1.4 Hệ thống điều hòa tổ hợp gọn

Hệ thống điều hòa không khí tổ hợp gọn là hệ thống điều hòa có kích thước trung bình bố trí gọn thành các tổ hợp thiết bị có năng suất lạnh tương đối lớn

2.2.1.5 Máy điều hòa nguyên cụm

 Máy điều hòa lắp mái

- Máy điều hòa lắp mái là loại máy điều hòa nguyên cụm có năng suất lạnh trung bình và lớn, nó chủ yếu được dùng trong công nghiệp và thương nghiệp

Trang 20

- Đặc điểm của loại máy này là: cụm dàn nóng và dàn lạnh được gắn với nhau thành một khối duy nhất Quạt dàn lạnh là loại quạt li tâm có cột áp cao Trong máy được bố trí ống phân phối gió tươi và gió hồi Máy có thể lắp đặt ở mái bằng của phòng điều hòa, ở ban công hoặc mái hiên rồi tiến hành bố trí đường ống gió cấp và gió hồi hợp lý là được

 Máy điều hòa nguyên cụm giải nhiệt nước

- Máy này có bình ngưng giải nhiệt nước nên rất gọn nhẹ, không chiếm diện tích và không gian lắp đặt Tất cả các thiết bị được bố trí thành một tổ hợp gọn hoàn chỉnh

 Ưu điểm:

- Được sản suất hàng loạt, lắp ráp hoàn chỉnh tại nhà máy nên có độ tin cậy, tuổi thọ, tự động hóa cao, giá thành rẻ, máy gọn nhẹ, chỉ cần nối với hệ thống nước làm mát và hệ thống ống gió nếu cần là có thể hoạt động được

- Vận hành trong điều kiện tải thay đổi

- Có thể bố trí dễ dàng cho các phân xưởng sản xuất, cửa hàng, siêu thị và các không gian có thể chấp nhận độ ồn cao

 Nhược điểm:

- Hoạt động có độ ồn cao

- Công suất bị hạn chế

- Yêu cầu phải cấp nguồn nước làm mát nên phức tạp hơn

2.2.1.6 Máy điều hòa VRV

Do các hệ thống ống gió CAV và VAV sử dụng ống gió điều chỉnh nhiệt độ,

độ ẩm phòng quá cồng kềnh, tốn nhiều không gian và diện tích lắp đặt, tốn nhiều vật liệu để làm ống nên hãng Daikin của Nhật bản đưa ra giải pháp VRV VRV là điều chỉnh năng suất lạnh thông qua việc điều chỉnh lưu lượng môi chất Thực chất

là phát triển máy điều hòa tách về mặt năng suất lạnh cũng như số dàn lạnh đặt trực tiếp trong phòng (8 đến 16 dàn), tăng chiều cao lắp đặt và chiều dài đường ống giữa dàn nóng và dàn lạnh để có thể ứng dụng trong các tòa nhà cao tầng kiểu văn phòng

và khách sạn

Trang 21

- Các thông số vi khí hậu được khống chế phù hợp với nhu cầu từng vùng, kết nối trong mạng điều khiển trung tâm BMS

- Các máy VRV có các dãy công suất hợp lý lắp ghép với nhau thành các mạng đáp ứng nhu cầu năng suất lạnh khác nhau từ nhỏ (7kW) đến hàng ngàn kW cho các tòa nhà cao tầng hàng trăm mét với nhiều phòng đa chức năng

Trang 22

- VRV giải quyết tốt vấn đề hồi dầu về máy nén do có cụm dàn nóng có thể đặt cao hơn dàn lạnh tới 50 m, các dàn lạnh có thể đặt cách nhau tới 15 m, đường ống dẫn môi chất từ cụm dàn nóng đến cụm dàn lạnh xa nhất có thể tới 510 m tạo điều kiện cho việc bố trí máy dễ dàng cho các tòa nhà cao tầng, nhà hàng, khách sạn, các công trình lớn…

- Do sử dụng máy biến tần để điều chỉnh năng suất lạnh nên hệ số lạnh không những được cải thiện mà còn vượt nhiều máy thông dụng

- Toàn bộ các chi tiết máy được chế tạo và lắp ráp tại nhà máy nên máy có độ tin cậy cao

- Khả năng bảo dưỡng sửa chữa rất năng động và nhanh chóng nhờ các thiết

bị tự phát hiện hư hỏng chuyên dùng cũng như sự kết nối để phát hiện hư hỏng tại trung tâm qua internet

- So với hệ thống trung tâm nước, hệ VRV rất gọn nhẹ vì cụm dàn nóng bố trí trên tầng thượng hoặc bên sườn nhà còn đường ống dẫn môi chất lạnh nhỏ gọn hơn nhiều so với đường ống nước lạnh và đường ống gió

- Hệ thống VRV có tới 9 kiểu dàn lạnh khác nhau với tối đa 6 cấp năng suất lạnh rất đa dạng và phong phú nên dễ dàng thích hợp với các kiểu kiến trúc khác nhau đáp ứng thẩm mỹ đa dạng của khách hàng

- Với hệ thống VRV có thể kết hợp làm lạnh và sưởi ấm phòng trong cùng một hệ thống kiểu bơm nhiệt hoặc thu hồi nhiệt hiệu suất cao

- Hệ thống VRV thi công lắp đặt đòi hỏi công nhân có trình độ kỹ thuật

- Vốn đầu tư ban đầu cao nên chủ yếu phục vụ cho điều hòa tiện nghi yêu cầu chất lượng cao

- Do sử dụng môi chất lạnh Freon nên khả năng đảm bảo cho con người và môi trường không cao

Trang 23

2.2.1.7 Hệ thống điều hòa trung tâm nước

1 Khái quát

Hệ thống điều hòa trung tâm nước là hệ thống sử dụng nước lạnh để làm lạnh không khí qua các dàn trao đổi nhiệt AHU và FCU Nước lạnh dùng để làm lạnh tùy theo thiết kế sẽ có Δt khác nhau:

+ Hệ thống nước lạnh cổ điển

Là hệ thống mà có độ chênh nhiệt độ nước Δt = 5oC Với nhiệt độ nước lạnh cấp là 70C và nhiệt độ nước lạnh hồi là 120C Đây là phương án đã được sử dụng từ rất lâu và ngay nay nó vẫn được sử dụng phổ biến trong các công trình

C với hiệu suất làm việc cao hơn Chiller của các hãng khác Đây là phương

án thiết kế mới hiện nay với rất nhiều ưu điểm hơn so với hệ thống nước lạnh cổ điển

Ta có:

Q = C p× G × Δt

Trong đó:

Cp – Nhiệt dung riêng của nước (kJ/kg.K)

G – Lưu lượng nước lạnh cung cấp (kg/s)

Δt – Độ chênh lệch nhiệt độ nước lạnh cấp và hồi (K)

Dựa vào công thức trên ta thấy, khi Δt tăng thì G sẽ giảm

Ưu điểm: Với lưu lưu lượng nước lạnh cấp đi nhỏ hơn, giúp tiết kiệm được

chi phí đầu tư thiết bị do kích thước của các thiết bị sử dụng nhỏ hơn đồng thời sẽ giảm chi phí vận hành

Hệ thống điều hòa trung tâm nước bao gồm các bộ phận sau:

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

- Hệ thống ống dẫn nước lạnh

Trang 24

- Hệ thống nước giải nhiệt

- Các FCU, AHU

- Hệ thống ống gió và vận chuyển phân phối khí

- Hệ thống tiêu âm, giảm âm

- Hệ thống lọc bụi và thanh trùng

- Hệ thống tự động điều chỉnh nhiệt độ, độ ẩm phòng, điều chỉnh gió tươi gió hồi, điều chỉnh năng suất lạnh…dự báo sự cố và bảo vệ toàn bộ hệ thống

Hình 2.5 sơ đồ hệ thống trung tâm với chiller giải nhiệt nước

Máy làm lạnh nước có 2 loại: Máy làm lạnh nước giải nhiệt nước và máy làm lạnh nước giải nhiệt gió

- Có vòng tuần hoàn an toàn là nước nên không sợ ngộ độc hoặc tai nạn do

rò rỉ môi chất ra ngoài vì nước không độc hại

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

Trang 25

- Thích hợp cho các tòa nhà như khách sạn, văn phòng với mọi chiều cao và mọi kiến trúc mà không sợ phá vỡ cảnh quan

- Ống nước nhỏ hơn ống gió rất nhiều nên tiết kiệm được vật liệu xây dựng

- Có khả năng cung cấp không khí có độ sạch cao đáp ứng mọi nhu cầu đề ra

- Sử dụng nồi hơi để sưởi ấm vào mùa đông

- Năng suất gần như không bị hạn chế

- Vốn đầu tư ban đầu không cao

- Lắp đặt đòi hỏi phải có đội ngũ công nhân lành nghề có trình độ cao

- Vì dùng nước làm chất tải lạnh nên tổn thất exergy lớn

- Hệ thống cần phải định kỳ sửa chữa bảo dưỡng

2 Các phương pháp điều chỉnh lưu lượng nước lạnh trong hệ thống

a Hệ thống lưu lượng không đổi với van 3 ngả

Hình 2.6 Hệ thống lưu lượng không đổi sử dụng van 3 ngả

Đặc điểm của hệ thống này là sử dụng bơm nước với lưu lượng hoàn toàn cố định, sử dụng van 3 ngả để bypass nước lạnh tại các FCU khi phòng đã đạt nhiệt độ Đây là hệ thống đã được sử dụng khá lâu đời với những nhược điểm là chỉ có khả năng giảm tải tại cụm chiller khi hệ thống yêu cầu tải thấp, trong khi đó năng lượng điện cung cấp cho cụm bơm nước cũng rất lớn Đồng thời với việc sử dụng van 3 ngả cũng gây tổn thất nhiệt lớn cho hệ thống cũng làm tăng chi phí cho vân hành

Trang 26

b Hệ thống lưu lượng không đổi sử dụng van 2 ngả

Hình 2.7 Hệ thống lưu lượng không đổi sử dụng van 2 ngả

Hệ thống cũng sử dụng các bơm nước với lưu lượng không đổi, nhưng sử dụng van 2 ngả và dùng van bypass lắp trên đường bypass để bypass nước lạnh khi giảm tải hệ thống Nhược điểm của hệ thống cũng tương tự như hệ thống sử dụng van 3 ngả, song với hệ thống này sử dụng van 2 ngả thì lượng tổn thất nhiệt sẽ thấp hơn so với hệ thống sử dụng van 3 ngả

c Hệ Decoupled - (primary constant - secondary variable flow)

Hình 2.8 Sơ đồ hệ thống Decoupled

Trang 27

Hệ thống được chia thành 2 vòng nước, vòng sơ cấp (primary) và vòng thứ cấp (secondary) Vòng sơ cấp cung cấp nước qua chiller nên thường chỉ cần dùng các bơm có cột áp thấp, các bơm sơ cấp này có tốc độ không đổi do lúc này chiller không cho phép thay đổi lưu lượng nước qua nó Nếu lưu lượng nước thay đổi hệ thống sẽ lập tức ngắt chiller và báo lỗi

Vòng nước thứ cấp- Secondary với mục đích là phân phối nước lạnh vào công trình, đến tải tiêu thụ sử dụng các bơm biến tần có khả năng thay đổi giảm vô cấp được vận tốc bơm, chính là giảm điện năng tiêu thụ Khi này hệ thống phải có đường Bypass để duy trì lưu lượng nước qua Chiller là cố định, lưu ý là ống bypass này không có van nào chặn vì đường nước có thể bypass qua lại ở cả 2 phía nhé tùy theo nhu cầu tải và lưu lượng qua khu vực Chiller

Nguyên lý hoạt động của hệ thống:

Hình 2.9 Sơ đồ nguyên lý điều khiển hệ thống Decoupled

Giả sử hệ thống đang hoạt động đầy tải với 100% lưu lượng nước lạnh cung cấp, khi nhiệt độ tại các không gian điều hòa đã đạt, van 2 ngả của các FCU của các

Trang 28

không gian điều hòa này sẽ đóng lại, lưu lượng nước cần thiết cấp cho các FCU giảm, giả sủ lúc này lượng nước lạnh cần cung cấp chỉ còn 70%, khi đó cảm biến chênh áp đặt tại FCU cuối cùng sẽ cảm nhận sự thay đổi áp suất tương ứng đưa tín hiệu về trung tâm điều khiển, từ đây trung tâm điều khiển sễ điều khiển bơm thứ cấp hoạt động với lưu lượng chỉ còn 70% Để đảm bảo lưu lượng qua chiller không đổi 30% lượng nước còn lại sẽ qua đường bypass về đường hồi của hệ thống

Như các bạn thấy thì hệ thống này đã có khả năng tiết kiệm năng lượng cho

hệ thống bơm tuần hoàn khi dùng biến tần ở đây, nhưng chúng ta phải thêm cả một

hệ thống bơm khác, kèm theo đó là tiêu tốn biết bao nhiêu chi phí phụ kiện kèm theo nó Đồng thời khi hệ thống hoạt động sẽ luôn có dòng qua lại trên đường bypass nên sẽ gây ra tổn thất nhiệt làm tăng chi phí vận hành

Hệ thống này đã được sử dụng trên thế giới khá lâu khoảng hơn 10 năm, nhưng tại việt nam vẫn chữa được ứng dụng nhiều

Hệ thống được ứng dụng trong thiết kế cho các tòa nhà có hai block và có nhu cầu tải cách biệt nhau lớn mà chỉ có một phòng máy chiller đặt tại tầng hầm, với kiểu tòa nhà này ta dùng hai bộ bơm khác nhau để cung cấp nước lạnh cho mỗi block

d Hệ thống VPF – Variable primary flow

Đây là hệ thống mới nhất hiện nay, đặc điểm của hệ thống là sử dụng những Chiller được chế tạo với công nghệ mới có khả năng cho phép lưu lượng nước đi qua nó thay đổi trong một giới hạn nhất định, dựa vào khả năng trên mà cho phép lắp đặt biến tần cho các bơm nước lạnh để thay đổi lưu lượng nước cấp tùy vào tải yêu cầu

Trang 29

Nguyên lý hoạt động và điều khiển hệ thống VPF

Giả sử hệ thống đang hoạt động đầy tải với 100% lưu lượng nước lạnh cung cấp, khi nhiệt độ tại các không gian điều hòa đã đạt, Thermostar sẽ tác động đóng van 2 ngả lắp trên đường hồi về từ các FCU của các không gian điều hòa này, lưu lượng nước cần thiết cấp cho các FCU giảm, giả sủ lúc này lượng nước lạnh cần cung cấp chỉ còn 70%, khi đó cảm biến chênh áp (DP) lắp đặt tại FCU cuối cùng sẽ cảm nhận sự thay đổi áp suất tương ứng và đưa tín hiệu về trung tâm điều khiển, từ đây trung tâm điều khiển sễ điều khiển bơm sơ cấp hoạt động với lưu lượng chỉ còn

Trang 30

70% Do lúc này lưu lượng nước tuần hoàn trong hệ thống vẫn lớn hơn lưu lượng tối thiểu cho phép qua chiller nên van bypass vẫn đóng

Giả sử lưu lượng nước tối thiểu cho phép qua một chiler chiếm 20% tổng lưu lượng nước của hệ thống, thì ta chỉ có thể cài đặt cho bơm biến tần giảm được tới giá trị lưu lượng nhỏ nhất qua chiller, nghĩa là 20% lưu lượng nước Nếu hệ thống yêu cầu lưu lượng nước thấp hơn 20% thì bơm biến tần sẽ hoạt động với lưu lượng

là 20% Khi đó để đảm bảo lưu lượng tối thiểu qua chiller thì van bypass sẽ được điều khiển mở ra để một lưu lượng nước nhất định đi qua tùy thuộc và tải của hệ thống

Hình 2.11 Sơ đồ nguyên lý hoạt động hệ thống VPF

Để điển khiển van bypass ta dùng một cảm biến chênh áp được lắp đặt như hình vẽ, giả sử lưu lượng nước lạnh đang cung cấp cho các FCU là 20% đột ngột giảm xuống còn 15%, lúc này giữa đầu cấp và hồi sẽ có sự chênh lệch áp suất, sự thay đổi này sẽ được cảm biến chênh áp nhận biết và đưa ra tín hiệu điều khiển mở van bypass để cho một lưu lượng nước nhất định đi qua, trong trường hợp này van bypass sẽ mở để 5% lưu lượng nước đi qua Để đảm bảo lượng nước hồi về vẫn đạt 20%

Trang 31

Như vậy, hệ thống bơm nước sơ cấp có khả năng giảm tải vô cấp nhờ biến tần dao động từ 20% tới 100% lưu lượng nước cấp cho hệ thống cụ thể như hệ thống trên

Phạm vi ứng dụng hệ thống VPF

- Dùng trong các công trình có biến thiên tải lạnh nhiều để tận dụng khả năng tiết kiệm của biến tần

- Khi hệ thống với lưu lượng của tải có khả năng thay đổi ít nhất là 30%

- Khả năng tiết kiệm cao hơn so với hệ thống Primary constant – Variable Secondary

- Cải tạo những nơi mà lưu lượng sơ cấp có thể được thay đổi ( dành cho các Chiller được sản xuất trong khoảng thời gian 10 năm trở lại đây)

- Khi yều cầu thiết kế hệ thống có khả năng tiết kiệm năng lượng cao và tăng tuổi thọ của hệ thống

Hệ thống VPF không nên được áp dụng khi

- Hệ thống điều khiển hiện tại đã quá cũ và các thiết bị đo lường chính xác không được ứng dụng

- Van 3 ngả được sử dụng trong toàn bộ hệ thống FCU, AHU, không có tác dụng khi hệ thống không có sự biến thiên lưu lượng khi giảm tải đóng ngắt FCU

- Hệ thống không thể thay đổi lưu lượng ( có thể trong các nhà máy thì hoạt động là chạy hoàn toàn)

- Khi hệ thống quá lớn, công trình cao, nếu chỉ có 1 hệ bơm sơ cấp có thể sẽ phải rất lớn và cột áp nước quá cao gây các vấn đề về thủy lực thì phải dùng thêm

hệ thống thứ cấp lúc này hệ thống Decoupled sẽ tối ưu hơn

- Hệ thống chia nhiều khu vực đặc tính khác nhau mà dùng chung phòng máy Khi này phải dùng các hệ thống Bơm thứ cấp ( Secondary) khác nhau để phân phối nước lạnh đến các khu vực riêng biệt này

Hệ thống Decoupled với bơm sơ cấp biến tần (Primary&Secondary-Variable)

Là hệ thống cải tiến của hai hệ thống VPF và Decoupled : Trong hệ thống này sử dụng biến tần cả cho bơm sơ cấp và thứ cấp để tiết kiệm chi phí vận hành bơm cũng như tiết kiệm điện năng cho chủ đầu tư

Trang 32

Với hệ thống này trên đường ống Bypass có sử dụng Flow Sensor (cảm biến dòng) để cảm nhận lưu lượng qua lại trên đường ống để điều khiển tăng hoặc giảm tải cho bơm sơ cấp biến tần đến giá trị lưu lượng nhỏ nhất của chiller hoạt động được do nhà sản xuất chiller cung cấp, đồng thời khử được dòng qua lại trên đường bypass Khi đó sẽ tiết kiệm năng lượng tiêu thụ cho hệ bơm sơ cấp đồng thời giúp giảm tổn thất khi nước tuần hoàn qua đường bypass này Để điều khiển biến tần bơm thứ cấp ta sử dụng cảm biến chênh áp ở khu vực cảm nhận tốt nhất sự thay đổi lưu lượng với trở lực lớn nhất trên toàn hệ thống.

Đây là hệ thống mới có nhiều ưu điểm hơn đồng thời khắc phục được những nhược điểm của hệ thống Decouple đã được nói đến ở trên, điểm khác của hệ thống mới so với hệ thống cũ là là sử dụng một cảm biến dòng (flow sensor) đặt trên đường bypass và bơm sơ cấp biến tần

Hình 2.12 Sơ đồ nguyên lý hoạt động hệ thống Decoupled với bơm sơ cấp biến tần

Trang 33

2.2.2 Lựa chọn phương án thiết kế:

Với những phân tích ở trên ta thấy để thiết kế hệ thống điều hòa không khí cho công trình ta có thể chọn một trong 2 phương án là: Sử dụng hệ thống VRV, Hệ thống điều hòa trung tâm nước Nhưng khi lựa chọn phương án thiết kế ngoài việc dựa trên các tiêu chí về mặt kỹ thuật, ta nên chú ý tới các tiêu chí về kinh tế và thẩm

mỹ để phương án thiết kế đạt tối ưu nhất

Nhược điểm khi lựa chọn hệ thống VRV cho công trình:

- Do hệ thống VRV chỉ cho phép khoảng cách tối đa giữa dàn nóng và dàn lạnh là 50m, nên đối với công trình cao 21 tầng thì ta cần mất ít nhất 3 sàn để lắp đặt thiết bị, trong khi với hệ thống điều hòa trung tâm ta chỉ cần một phòng máy tại tầng hầm để lắp đặt thiết bị

- Khi khoảng cách giữa dàn nóng và dàn lạnh càng cao thì hiệu suất của hệ thống càng giảm

- Đây là một công trình khá lớn, khi sử dụng hệ VRV với vòng tuần hoàn môi chất nên có độ tin cậy không cao

- Chi phí đầu tư ban đầu cao

Dựa vào đặc điểm, kiểu dáng kiến trúc và nhu cầu sử dụng của công trình đồng thời trên cơ sở phân tích đặc điểm của các hệ thống điều hòa không khí đang được sử dụng hiện nay, ta chọn sử dụng hệ thống điều hòa không khí trung tâm nước do:

- Phù hợp với mọi kiến trúc công trình, không làm thay đổi cảnh quan kiến trúc

- Tuổi thọ cao, chi phí ban đầu thấp hơn so với hệ VRV, với vòng tuần hoàn nước lạnh nên độ tin cậy cao hơn

- Tiết kiệm được không gian lắp đặt thiết bị, chỉ cần một phòng đặt hệ chiller

và bơm ở tầng hầm và không gian lắp đặt tháp giải nhiệt trên tầng mái

- Hiện nay với công nghệ hiện đại, nên khả năng điều chỉnh năng suất lạnh, giảm tải của hệ thống hoạt động khá hiệu quả nhằm giảm chi được phí vận hành

Trang 34

Phương án thiết kế được chọn:

- Sử dụng hệ thống VPF (Variable primary flow) để cung cấp nước lạnh, với bơm cấp nước lạnh có khả năng thay đổi lưu lượng theo tải của hệ thống

- Sử dụng hệ thống lưu lượng thấp với chiller Earthwise của hãng TRANE có

độ chênh lệch nhiệt độ nước vào ra là 70C giúp tiết kiệm chi phí đầu tư thiết bị ban đầu Dàn ngưng được giải nhiệt bằng nước, nước sau khi ra khỏi dàn ngưng được làm mát bởi tháp giải nhiệt đặt trên tầng mái của tòa nhà

- Sử dụng các FCU để làm lạnh không khí trong phòng, trên đường cấp gió tươi có lắp đặt VCD để điều chỉnh lưu lượng gió tươi cấp vào FCU

- Thiết kế hệ thống nước lạnh theo kiểu 2 ống nước kết hợp sử dụng van cân bằng lắp đặt cho từng FCU và trên các đường ống nước lạnh vào tầng để bảo đảm cấp nước đầy đủ tới tất cả các FCU

2.3 Chọn các thông số thiết kế

2.3.1 Các thông số thiết kế trong nhà

Các thông số thiết kế trong nhà được chọn theo tiêu chuẩn để phù hợp với điều kiện tiện nghi trong không gian điều hòa

Điều hòa không khí cấp II: Là điều hòa tiện nghi có độ tin cậy trung bình, nó duy trì được các thông số vi khí hậu trong nhà với phạm vi sai lệch không quá 200h trong một năm khi có biến động khí hậu cực đại ngoài trời của cả mùa hè và mùa đông

Trang 35

Điều hòa không khí cấp III: Là điều hòa tiện nghi có mức độ tin cậy thấp hơn

cả, nó duy trì được các thông số vi khí hậu trong nhà với phạm vi sai lệch không quá 400h trong một năm

Ta thấy cấp điều hòa không khí quy định sai lệch cho phép các thông số trong nhà nhưng thực chất lại liên quan đến việc chọn thông số thiết kế ngoài trời nên ta cần xác định được cấp điều hòa để chọn các thông số thiết kế ngoài nhà

Điều hòa không khí cấp I tuy có mức độ tin cậy cao nhất nhưng chi phí đầu

tư, lắp đặt, vận hành rất lớn nên chỉ sử dụng cho những công trình điều hòa tiện nghi đặc biệt quan trọng hoặc các công trình điều hòa công nghệ yêu cầu nghiêm ngặt như: Lăng Bác, các phân xưởng sản xuất linh kiện điện tử, quang học, cơ khí chính xác…

Điều hòa không khí cấp II thường chỉ áp dụng cho các công trình chủ yếu như: Khách sạn 4-5 sao, bệnh viện quốc tế…

Điều hòa không khí cấp III có mức độ tin cậy thấp nhất tuy nhiên trên thực tế

nó lại được sử dụng nhiều nhất do mức độ đầu tư ban đầu thấp nhất Hầu hết các công trình dân dụng như: điều hòa không khí khách sạn, văn phòng, siêu thị, hội trường, rạp hát, rạp chiếu bóng, nhà ở… chỉ cần chọn điều hòa cấp III là được

Với đặc điểm của công trình, và theo điều kiện khí hậu thay đổi hiện nay, ta chọn cấp điều hòa không khí cho công trình là cấp III

Bảng 2.2.Các thông số thiết kế ngoài nhà được chọn để thiế kế tại Nha Trang là:

Trang 36

2.3.3 Nhiệt độ ngưng tụ

Đối với dàn ngưng giải nhiệt nước

Đối với dàn ngưng giải nhiệt nước và hệ thống sử dụng nước tuần hoàn qua tháp giải nhiệt có thể lấy nhiệt độ ngưng tụ như sau:

tw1 = tư + ( 3 ÷ 40 C)

tw2 = tw1 + 5 0 C

tk = tw2 + 5 0 C Trong đó: nhiệt độ bầu ướt tư , nhiệt độ nước vào, ra tháp giải nhiệt tw1 , tw2, nhiệt độ ngưng tụ tk

Đối với hệ thống điều hòa không khí cấp 3 ở Nha Trang:

tN = 33,7 0 C, T 60%Tra đồ thị I-d của không khí ẩm Carrier, ta có: tư = 27 0 C

Ta được tk = 410 C

2.3.4 Gió tươi và hệ số trao đổi không khí

Theo tiêu chuẩn ASHRAE 62-2007, CP13, BS 5585 để đảm bảo chất lượng không khí trong khôn gian điều hòa ở mức chấp nhận được thì, Mức độ thông gió tối thiểu yêu cầu đối với không khí ngoài trời mỗi người sẽ là 25m3/giờ mỗi người, một số khu vực sử dụng đặc biệt trong tòa nhà sẽ có yêu cầu thông gió cao hơn

Các khu vực đó có khả năng chịu nhiều khói thuốc lá sẽ phải xem xét tăng cường thông gió và lọc khí

 Lượng khí hút

Bảng 2.3 Hệ số trao đổi không khí tại các không gian khác nhau

1 Buồng vệ sinh và buồng riêng cho

người quản lý tòa nhà 10 – 15 lần / giờ

5 Buồng máy làm lạnh, buồng máy phát 10 lần / giờ

của tiêu chuẩn

Trang 37

 Lượng khí cấp

Bảng 2.4 Hệ số trao đổi không khí tại các không gian khác nhau

1 Khu vực công cộng Tối thiểu 4 lần/giờ

2 Khu vực văn phòng Tối thiểu

25 m3/giờ/người

3 Các khu vực khác Theo yêu cầu

của tiêu chuẩn

2.3.5 Độ ồn cho phép

Độ ồn được coi là một yếu tố quan trọng gây ô nhiễm môi truờng nên nó cần được khống chế, đặc biệt là đối với điều hòa tiện nghi và một số công trình điều hòa như phòng studio, phát thanh, ghi âm, rạp chiếu phim…Độ ồn được Bộ Xây dựng Việt Nam qui định trong tiêu chuẩn ngành 20 TCN 175-90

Theo bảng 1.5.[1;19], độ ồn cho phép cực đại: 50 dB, có thể chọn là 40 dB

2.3.6 Tốc độ không khí

Tốc độ không khí trong không gian điều hòa có ảnh hưởng đến cường độ trao đổi nhiệt và mức độ ra mồ hôi của cơ thể con người với môi trường xung quanh Khi tốc độ không khí lớn, cường độ trao đổi nhiệt, ẩm tăng Khi nhiệt độ không khí thấp, tốc độ lớn thì cơ thể mất nhiệt gây cảm giác lạnh và ngược lại Do vậy cần phải chọn tốc độ gió cho phù hợp

Tốc độ gió phù hợp phụ thuộc vào nhiều yếu tố như: nhiệt độ gió, cường độ lao động, độ ẩm, trạng thái sức khỏe, thói quen…Thông thường tốc độ gió tiện nghi được lấy trong khoảng 0,3 ÷ 1,5 m

Trang 38

CHƯƠNG 3 TÍNH NHIỆT TẢI CHO CÔNG TRÌNH, CHỌN MÁY

VÀ THIẾT BỊ 3.1 TÍNH TOÁN NHIỆT TẢI LẠNH

*Lý thuyết

Có rất nhiều phương pháp tính toán phụ tải lạnh của công trình như : Phương

pháp truyền thống, phương pháp Carier, các phần mềm vi tính hỗ trợ như Trace 700

của hãng Trane…Ta sẽ chọn một phương pháp tính phụ tải lạnh là phương pháp Carier

Năng suất lạnh Q0 của máy làm lạnh chính là phụ tải lạnh Qo trong không

gian cần điều hòa và của gió tươi lấy từ bên ngoài Theo phương pháp tính tải lạnh

Carrier, thì phụ tải lạnh Q0 là tổng nhiệt hiện thừa Qht và tổng nhiệt ẩn thừa Qat của

mọi nguồn nhiệt tỏa và thẩm thấu tác động vào không gian cần điều hòa:

đs - Hệ số ảnh hưởng của nhiệt độ đọng sương, địa điểm thành phố Nha

Trang có nhiệt độ đọng sương là 29,50C với điều kiện không khí ngoài trời là tN =

33,7 0C, và độ ẩm φ = 79 %

Trang 39

đs = 1 -  

.0,13 10

20

ts

13 , 0 10

20 5 , 29

r - Hệ số mặt trời, r = 1 khi không có màn che [1,144]

Do công trình sử dụng khác kính cơ bản và có dùng rèm che brella trắng kiểu

Hà Lan, nên nhiệt bức xạ vẫn được tính theo công thức: Q’11 = F.R.c.đs.mm.kh.m.r, nhưng r = 1 và RT được thay bằng nhiệt bức xạ vào phòng khác kính cơ bản RK:

Q’11 = F.RK c.ds mm.kh.m Đặt a1 = c.ds mm.kh.m = 1.0,8765.1.1,17.0,58 = 0,595 Với: RK = [0.4K K(m m km +0,4km))]Rn

Rn =

88 , 0

T R

Trong đó:

Rn: bức xạ mặt trời đến bên ngoài mặt kính;

RT: bức xạ mặt trời qua kính vào không gian không điều hòa theo bảng 4.1 [1,144];

Tra bảng 4.3 và 4.4 [1,153 ]ta được:

21,0

;74,

; 77 , 0

; 09 ,

Ta có theo công thức:

RK = [0,4K K(m m km +0,4km))].Rn

Trang 40

Biết Rn =

88 , 0

T R

88 0

.

2

T K

R a

K

R a a F a R F



88,0

358,0.595,088.0

t

R F

Q11 .

- nt - Hệ số tác động tức thời, tra bảng 4.6-4.8 [1,156], nt = f(gs) với gs là giá trị mật độ (khối lượng riêng) diện tích trung bình của toàn bộ kết cấu bao che (bao gồm: tường, trần, sàn) Giá trị của gs tính như sau:

Khi tính toán nhiệt thừa do các tia bức xạ xâm nhập vào không gian cần điều hòa, đối với những phòng chỉ có một hướng kính nhận bực xạ mặt trời thì ta chỉ cần

Định dạng
Số trang	211
Dung lượng	5,67 MB