đồ án Công trình thiết kế điều hòa không khí cho xưởng may đặt ở Hà Nội..DOC

Chơng II: Chọn các thông số tính toán trong nhà,ngoài trời, cấp đhkk 2.1 Chọn cấp điều hòa Đối với công trình là xởng may do không đòi hỏi khắt khe về nhiệt độ, độ ẩm, chỉ cần tiện nghi

Tờng hớng Bắc có diện tích tờng gạch là 24 x 4 = 96 m2 ( lớp gạch đỏdày 220mm và hai lớp vữa trát dày 15mm/lớp).

Tờng hớng Nam có cửa ra vào bằng gỗ kích thớc 2 x 3 = 6 m2 có diệntích tờng gạch là 24 x 4 - 6 = 90 m2 ( lớp gạch đỏ dày 220mm và hai lớp vữatrát dày 15mm/lớp)

Mái làm bằng tôn dày 1,2mm Trần làm bằng gỗ ép dày 1cm có bao ômdày 5cm Giữa trần và mái là lớp không khí tĩnh Kích thớc là 12 x 24/cos 50

= 289m2 (Mái nghiêng 50 so với mặt phẳng ngang)

Nền là kết cấu có lớp bê tông chịu lực dày 150mm, lớp vữa dày 20mm,lớp gạch lát dày 5mm, tiếp xúc trực tiếp với đất Diện tích sàn là 288 m2.

Chơng II: Chọn các thông số tính toán trong nhà,

ngoài trời, cấp đhkk

2.1 Chọn cấp điều hòa

Đối với công trình là xởng may do không đòi hỏi khắt khe về nhiệt độ, độ

ẩm, chỉ cần tiện nghi lao động, hơn nữa chi phí lắp đặt, vận hành phải đảm bảoyêu cầu kinh tế nên ta chọn cấp điều hòa không khí thông dụng nhất là cấp 3

2.2 Chọn thông số trong nhà

+ Chọn thông số tính toán trong nhà mùa hè và mùa đông.

Phòng điều hoà là xởng may nên coi đây là lao động trung bình Mùa lạnh

ở nớc ta có nhiệt độ ít khi quá thấp, nhân dân ta thờng có thói quen mặc áo ấmtrong nhà, và do điều kiện kinh tế nớc ta cha thể đáp ứng nhu cầu sởi về mùa

đông nên thông số tính toán trong nhà về mùa đông ta không chọn

Thông số nhiệt độ và độ ẩm tính toán trong nhà:

ở đây chọn theo tiêu chuẩn của nhà đầu t:

- Mùa nóng: tt=28 0C t=60%

2.3 Chọn thông số tính toán ngoài nhà

+ Chọn thông số tính toán ngoài nhà mùa hè

Sau khi chọn đợc cấp điều hòa không khí là cấp 3 thì theo bảng 1.6 ta cócông thức chọn thông số ngoài trời là:

Mùa hè: tN = tTBmax (Nhiệt độ trung bình tháng nóng nhất)

N =13 15(Độ ẩm lúc 13 đến 15 giờ tháng nóng nhất)Chọn thông số ở đây dựa vào bảng 1.7 sách hớng dẫn thiết kế hệ thống

điều hoà không khí Nhiêt độ, độ ẩm chọn ở đây là nhiệt độ, độ ẩm của khôngkhí ngoài trời tại Hà Nội

- Mùa nóng: tN= tTbmax= 32,8oC N=65%

Chơng III: Tính toán nhiệt thừa, ẩm thừa.

3.1 Tính cân bằng nhiệt

Xác định các nguồn nhiệt toả vào phòng từ các nguồn nhiệt khác nhau

nh do ngời, may móc, chiếu sáng, rò lọt không khí, bức xạ mặt trời, thẩm thấuqua kết cấu bao che…

Phơng trình cân bằng nhiệt:

Qt = Qtoả + Qtt

Qt - nhiệt thừa trong phòng

Qtoả - nhiệt toả ra trong phòng

Qtt - nhiệt thẩm thấu từ ngoài vào qua kết cấu bao che do chênh lệchnhiệt độ

3.1.1 Tính nhiệt tỏa

Qtoả = Q1 + Q2 + Q3 + Q4 + Q5 + Q6 + Q7 + Q8

Q1- nhiệt toả từ máy móc;

Q2- nhiệt toả từ đèn chiếu sáng;

Q3- nhiệt toả do ngời;

Q4- nhiệt toả từ bán thành phẩm;

Q5- nhiệt toả từ thiết bị trao đổi nhiệt;

Q6- nhiệt toả do bức xạ mặt trời qua cửa;

Q7- nhiệt toả do bức xạ mặt trời qua bao che;

Q8- nhiệt toả do dò lọt không khí qua cửa;

Qtt = Q9 + Q10 + Q11

Q9- nhiệt thẩm thấu qua vách;

Q10- nhiệt thẩm thấu qua trần (mái);

Q11- nhiệt thâm thấu qua nền;

3.1.1.1 Nhiệt toả ra từ máy móc: Q 1

Trong không gian điều hoà(xởng may) ở đây máy móc toả ra nhiệt ta chỉtính đến động cơ điện của máy may, bàn là chạy bằng điện chuyển điện năngthành cơ năng và nhiệt năng

- Nhiệt toả ra từ động cơ máy may Q 1mm

Q1mm=Nđc x đc (KW)

- Nđc là công suất động cơ máy may

- đc là hiệu suất đông cơ máy may

Hiệu suất động cơ máy may ta chọn đc= 0,75

Công suất động cơ một máy may Nđc= 200W = 0,2 KW

Vậy lợng nhiết toả ra từ máy móc trong phòng

3.1.1.3 Nhiệt toả ra từ ngời Q 3

Nhiệt do ngời toả ra đợc tính bằng số lợng ngời trong phòng nhân vớinhiệt lợng do một ngời toả ra Xởng may luôn luôn có mặt 80 ngời May mặcthờng đợc coi là lao động trung bình

Theo bảng 2-1 tài liệu{1} ở nhiệt độ 280C lợng nhiệt do một ngời lao

động trung bình toả ta:

Q3=n x q (W)

n là số ngời(n=80 ngời)

q là nhiệt toả ra từ một ngời(w/ngời) và đợc xác định theo bảng 2.1 sáchhớng dẫn thiết kế hệ thống điều tiết không khí (q=198 ở 300C gần với 280Cnhất)

Do xởng may đa phần là phụ nữ nên lợng nhiệt do một ngời phụ nữ toảbằng lợng nhiệt của một ngời đàn ông nhân với hệ số 0,85:

Q3= 198 x 0,85 x 80 = 13464 (W) = 13,464 (KW)

3.1.1.4 Nhiệt toả từ bán thành phẩm Q 4

Q4= 0 Do vảI không thu hay tỏa nhiệt

3.1.1.5 Nhiệt toả ra từ các thiết bị trao đổi nhiệt Q 5

Q5= 0 do trong phòng không bố trí thiết bị trao đổi nhiệt

3.1.1.6 Nhiệt toả ra từ bức xạ mặt trời qua kính tờng Q 6

Q6= 0 do phòng không có cửa kính

3.1.1.7 Nhiệt toả do bức xạ mặt trời qua kết cấu bao che Q 7

Tính toán hệ số truyền nhiệt cho kết cấu bao che.

Kết cấu bao che của toàn bộ công trình bao gồm tờng xây dựng bằnggạch đỏ, vữa trát ximăng, cửa bằng gỗ và mái tôn…

Hệ số truyền nhiệt qua mái, tờng và trần đợc tính theo công thức sau:

( 1 1 )

1

N

i T

Hệ số truyền nhiệt qua tờng:

cấu trúc của tờng:

Trong đó:

lớp 1: lớp vữa tam hợp trát ngoài nhà có: 1=15mm

1=0,6 W/m.Klớp 2: lớp gạch đỏ ở giữa: 2=220mm

2=0,7 W/m.Klớp 3: lớp vữa tam hợp trát trong nhà có: 3=15mm

3= 0,6 W/m.K

Do cả hai bên bề mặt vách đều tiếp xúc trực tiếp với không khí nên ta có:

k m w

N

2

/ 20



k m w

T  10 / 2

Hệ số truyền nhiệt qua tờng đợc tính

1.9444

20

1 6 0

015 0 7 0

22 0 6 0

015 0 10 1

Hệ số truyền nhiệt qua mái:

Kết cấu mái gồm nhiều lớp cách nhiệt ghép nối tiếp với nhau:

1-lớp tôn dày 1,2 mm rất mỏng coi nh R1= 0; 2-lớp không khí tĩnh dày

k

 =200mm có nhiệt trở Rk = 1,25 x 0,26 = 0,325 (m2.K/W) (Tra PL2.1 với

hệ số hiệu chỉnh là Khc=1,25); 3-lớp gỗ ép dày 1cm với hệ số dẫn nhiệt là0,35 W/m.K; 4-lớp bao ôm dày 50 mm với hệ số dẫn nhiệt là 0,05 W/m.K

Hệ số truyền nhiệt qua mái là:

665 0 20

1 05 0

05 0 35 0

01 0 325 , 0 0 10

Hệ số truyền nhiệt qua cửa:

Cửa gỗ dày 4 cm với hệ số dẫn nhiệt là 0,3W/m.K vậy:

53 3 20

1 3 0

04 0 10 1

Nhiệt toả do bức xạ mặt trời qua kết cấu bao che:

Thành phần nhiệt này do kết cấu bao che (tờng, mái) nhận bức xạ mặttrời bị nóng lên tỏa nhiệt vào phòng, trong đó chủ yếu là tính cho mái Côngthức tính rất phức tạp nhng, đối với công trình ở Hà Nội và các tỉnh phía Bắcnói chung ta có thể dùng công thức gần đúng đơn giản nh sau:

Q7=0,055.k.F.sIs (W)

Trong đó:

- F là diện tích nhận bức xạ của mái: F =11.l2 /cos50

F = 12 x 24 / 0,996 = 289 (m2)

- k là hệ số truyền nhiệt từ bao che tới kết cấu bên ngoài Lợng bức xạ ở

đây chủ yếu tính cho mái nên k là k2 của mái

- s là hệ số bức xạ mặt trời của bề mặt mái s= 0,8, tra từ bảng phụ lụcvới vật liệu tôn màu sáng

- IS là cờng độ bức xạ mặt trời Tra bảng có IS= 942 W/m2

IN, IT là entanpy không khí ngoài nhà và trong nhà

IN= 20,5 kcal/kg = 85,69 kJ/kg với tN= tTbmax= 32,8oC

N=65%

IT= 15,5 kcal/kg = 64,79 kJ/kg với tt=28 0C

t=60%

Q8 = 0,2112 x (85,69 – 64,79) = 4,41 (KW)

3.1.2 Nhiệt thẩm thấu do chênh lệch nhiệt độ

3.1.2.1 Nhiệt thẩm thấu qua vách Q 9

Nhiệt thấu qua kết cấu bao che tồn tại khi có chênh lệch nhiệt độ giữakhông gian có điều hoà không khí với bên ngoài

Q9=  KiFiti (KW)

Trong đó:

Fi là diện tích bề mặt thứ i

ki là hệ số truyền nhiệt qua bao che ứng với bề mặt thứ i

ti là độ chênh nhiệt độ trung bình tính toán giữa không khí ngoài trời vàtrong nhà

+ Nếu vách tiếp xúc trực tiếp với không khí ngoài trời không có khônggian đệm :

ti = tN - tT =32,8 – 28 =4,80C

+ Nếu vách tiếp xúc với không gian đệm

ti = 0,7(tN - tT) =0,7(32,8 – 28) = 3,360C

+Nếu vách tiếp xúc với không gian có điều hoà không khí ti= 0

Vách bao quanh gồm tờng và cửa Vậy tính nhiệt thẩm thấu qua bao chegồm tờng và cửa

Tính nhiệt thẩm thấu qua tờng bao.

Nhiệt thẩm thấu qua tờng bao đợc tính bằng công thức

Qt = F1 k1t1 (W)

Trong đó:

k1 là hệ số truyền nhiệt qua tờng; k1 = 1,9444 (W/ m2.K)

Tờng xây hớng Bắc - Tây - Nam tiếp xúc với không khí

Tờng hớng Đông tiếp xúc với gian dặt máy ĐHKK

F1 – diện tích tờng

Tờng bao phía Tây F = 48 m2

Tờng bao phía Bắc F = 96 m2

Tờng bao phía Nam F = 90 m2

Tờng bao phía Đông F = 48 m2

t1 là độ chênh nhiệt độ trung bình tính toán giữa không khí ngoài trời vàtrong nhà

Nhiệt thẩm thấu qua cửa gỗ.

Nhiệt thẩm thấu qua kính đợc tính bằng công thức:

QK = k F2t2 (W)

Trong đó:

F2 là diện tích cửa; F2 = 6 m2

k2 là hệ số truyền nhiệt của cửa gỗ; k2 = 3,52(W/ m2.K)

t2 là độ chênh nhiệt độ trung bình giữa không khí ngoài trời và không

3.1.2.2 Nhiệt thẩm thu qua trần (mái).

Nhiệt thẩm thấu qua mái đợc xác định nh sau:

Q10 =Fm km t, KW

Trong đó:

Fm là diện tích mái: Fm = 289m2

km hệ số truyền nhiệt qua mái km = 0,665 (W/m2.K)

t = 4,80C là độ chênh nhiệt độ trung bình tính toán giữa không khíngoài trời và trong nhà:

Vậy nhiệt thẩm thấu qua trần (mái);

Q10 = 289 x 0,665 x 4,8 = 922,5 (W) = 0,923 KW

3.1.2.3 Nhiệt thẩm thấu qua nền Q 11

Lợng nhiệt này đợc tính theo phơng pháp dải nền Ta coi nền nh mộtvách phẳng đó truyền nhiệt theo bề mặt nền ra ngoài theo các dải khác nhau.Nền đợc chia làm 4 dải có bề rộng 2m, dải thứ t là phần còn lại của nền nhhình vẽ Theo tài liệu [1] hệ số truyền nhiệt ki và diện tích nền nh sau:

Q11=  KiFit11 (KW)

t11= tN - tT

Fi là diện tích các dải nền

F1= 4(a + b) = 144 m2

F2= F1 – 48 = 96 m2

F3= F1 – 80 = 64 m2

F4= (a – 12)(b – 12) = 0 m2

D¶i 1 réng 2m theo chu vi buång víi k1= 0.5 W/m2K

D¶i 2 réng 2m tiÕp theo chu vi buång víi k2= 0.2 W/m2K

D¶i 3 réng 2m tiÕp theo chu vi buång víi k3= 0.1 W/m2K

D¶i 4 lµ phÇn cong l¹i cña bu«ng víi k4 = 0.07 W/m2K

B¶ng tæng hîp kÕt qu¶ tÝnh to¸n nhiÖt.

C¸c nguån nhiÖt Lîng nhiÖt [kw]

Hiện tợng đọng sơng chỉ xẩy ra ở bề mặt vách phía nóng nghĩa là về mùa

hè là bề mặt ngoài nhà và mùa đông là bề mặt trong nhà,(do tập quán ngờiViệt Nam mùa đông thờng xuyên mặc nhiều áo ấm và lại với điều kiện kính tếnợc ta hiện nay cha thể đáp ứng đợc nhu câu sởi ấm về mua đông Nhất là đốivới nghành may mặc hiện nay nên phần này ta không tính toán kiển tra đọngsợng về mùa đông.)

Để không sẩy ra hiện tợng đọng sơng, hệ số truyền nhiệt thực tế ki củavách phải nhỏ hơn hệ số truyền nhiệt cực đại kmax

Điều kiện đọng sơng

kT<kmax

Mùa hè: kmax=

) / (W m2k t

t

t t

T N

SN N n







tw là nhiệt độ nhiệt kế điểm ớt

tSN là nhiệt độ đọng sơng bên ngoài xác định theo tN và N mùa hè:

Chơng IV: LậP SƠ Đồ ĐHKK MùA Hè 4.1 Chọn sơ đồ điều hòa không khí mùa hè

Cơ sở để lựa chọn sơ đồ ĐHKK là yêu cầu của công trình ở đây gian ởng may cần điều hòa để đảm bảo tiện nghi cho lao động, hơn nữa hệ thống

x-điều hòa vừa phải đơn giản về thiết bị vừa phải đảm bảo tính kinh tế khi lắp

đặt, vận hành, sửa chữa

Đối với xởng may, là một công trình cỡ trung bình, giải pháp hợp lý vàkinh tế nhất là dùng một hệ thống xử lý không khí trung tâm gồm một hoặcmột số máy lớn rồi dẫn gió vào phân phối đều trong không gian điều hòa

Để thực hiện giải pháp này, ta phải chọn đợc sơ đồ ĐHKK, từ đó có cơ

sở tính ra năng suất lạnh, năng suất gió… để chọn máy và thiết kế ống gió Cónhiều sơ đồ ĐHKK nh sơ đồ thẳng, sơ đồ tuần hoàn một cấp, sơ đồ tuần hoànhai cấp, sơ đồ có phun ẩm bổ xung… tùy theo yêu cầu và đặc điểm riêng củacông trình

Đối với xởng may, không đòi hỏi nghiêm ngặt về không khí trong phòng,không phát sinh độc tố, do đó lợng không khí tơi cần bổ xung chỉ bằng 10% l-ợng không khí cấp Cũng từ lý do đó ta thấy việc sử dụng hệ thống tuần hoànkhông khí một cấp sẽ giảm đợc đáng kể chi phí vận hành, lắp đặt, sửa chữa lại

đảm bảo đợc các yêu cầu vệ sinh, tính kinh tế cao

4.2 Nguyên lý làm việc của hệ thống theo sơ đồ tuần hoàn một cấp

Không khí ngoài trời (gió tơi) với lu lợng Gn ,kg/s ; trạng thái N (tN ,N )

đợc quạt hút vào qua cửa lấy gió tơi 1 vào phòng hoà trộn 2 ở đây diễn ra quátrình hoà trộn giữa không khí tơi với không khí tuânh hoàn có trạng thái T(tT ,

T

 ) và lu lợng Gt Sau khi hoà trộn, hỗn hợp có trạng thái H và lu lợng GN+Gt

đợc làm lạnh và khử ẩm trong giàn lạnh 3 đến trạng thái O rồi đợc quạt thổi 4vận chuyển theo đờng ống 5 tới gian xởng 6 rồi đợc thổi vào gian xởng quacác miệng thổi gió 7 Trạng thái không khí thổi vào ký hiệu là V Do nhậnnhiệt thừa và ẩm thừa trong phòng nên không khí sẽ tự thay đỏi trạng thái từ V

1 Cửa lấy gió tơi 7 Miệng thổi gió

Không khí ngoài trời ( tN , ) qua cửa lấy gió trời 1 đi vào buồng hoà trộn

2 Tại đây diễn ra quá trình hoà trộn giữa không khí ngoài trời và không khítái tuần hoàn, sau khi ra khỏi buồng hoà trộn không khí có trạng thái( tC , ) đ-

ợc đa tới thiết bị xử lý không khí 3 để xử lý không khí tới trạng thái ( tO , ) sau

đó nhờ quạt 4 thổi tới các phòng cần điều hoà nhờ ống dẫn không khí 5 và đợcmiệng thổi 7 thổi vào không gian cần điều hoà 6 Không khí thổi vào sau khinhận nhiệt thừa và ẩm thừa sẽ tự thay đổi trạng thái ( tT , ), sau đó không khí

đợc hút qua miệng hút qua miệng hút 8 theo ống dẫn 9 qua thiết bị lọc bụi 10,

đợc quạt 11 hút về, một phần không khí đợc đa về buồng hoà trộn 2 phần cònlại không khí đợc đa ra ngoài theo ống dẫn 12

Sự thay đổi trạng thái không khí trong hệ thống ĐHKK có tuần hoànkhông khí một cấp đợc thình bày trên đồ thị I – d :

- Điểm N biểu diễn trạng thái không khí ngoài trời TN

- Điểm C biểu diễn trạng thái không khí sau quá trình hòa trộn

- Điểm V biểu diễn trạng thái không khí sau quá trình xử lý nhiệt ẩm vàthổi vào phòng ( tV , V)

4.3 Tính toán sơ đồ điều hòa không khí một cấp mùa hè.

4.3.1 Xác định tia quá trình tự thay đổi không khí trong phòng.

Sau khi tính đợc nhiệt thừa và ẩm thừa bên trên ta tính đợc hệ số góc củatia quá trình VT theo công thức:

8877 0056

, 0

713 , 49

Nh vậy điểm N, T hoàn toàn xác định đợc Trong quá trình vận chuyểnkhông khí bằng ống gió coi nh không có tổn thất nhiệt thì điểm O trùng với

điểm V đợc xác đinh nh sau: Qua điểm T kẻ tia song song với tia quá trình

kg KJ

 cắt đờng  = 95% tại điểm O trùng V biểu diễn trạng thái khí

sau giàn lạnh cũng là trạng thái khí thổi vào.

Ta có: tO= tV = 19 oC ; IO = 52,25 KJ/kg  = 95%

Ta đợc kết quả là nhiệt độ thổi vào tO= tV = 19 oC và t = 28 – 19 = 9

oC đảm bảo điều kiện vệ sinh

4.3.2.1 Tính lu lợng gió.

Lu lợng không khí cần thiết để triệt tiêu toàn bộ lợng ẩm thừa và nhiệtthừa là:

s kg I

I

Q G

O T

25 , 52 79 , 64

713 , 49

Xét từ điều kiện vệ sinh: Mỗi ngời khi làm việc lâu dài trong phòng có

ĐHKK thì cần bổ xung không khí tơi tối thiểu là 30kg/h do đó tổng lợngkhông khí tơi cần bổ xung cho công trình là:

GN = n x 30 = 80 x 30 = 2400 kg/h = 0, 667 kg/s

Ta thấy GN < 10%G (Không đảm bảo điều kiện vệ sinh)

Vậy lấy GN = 10%G = 0,667  G =6,67 kg/s

G = GN + GT = GC

Với GN là lu lợng không khí tơi bổ xung

GT là lu lợng không khí tái tuần hoàn

4.3.2.2 Xác định điểm hòa trộn C.

Lấy GN = 10%G =0,3964 kg/s vậy GT = 90%G

G

G I G

C   = 64,79 x 0,9 + 85,69 x 0,1 = 66,88 KJ/kg

G

G d G

G d

N

T T

 = 6,67/1,2 = 5,5556 m3/s

= 20000 m3/h = 333 m3 /phútNhiệt độ trong xởng : 28oC

Việc lựa chọn phơng án cho hệ thống diều hoà thích hợp cho công trình

là hết sức quan trọng vì nó ảnh hởng đén việc chọn thiết bị,bố trí và vận hànhbảo dỡng thiết bị Phơng án phù hợp phải thỏa mãn yêu cầu của công trình về

kỹ thuật, mỹ thuật, đơn giản về vận hành, bảo dỡng, sửa chữa, có độ an toàntin cậy, tuổi thọ và hiệu quả kinh tế cao

Mỗi công trình có đặc điểm riêng về địa lý, cảnh quan, kiến trúc Nhng

đối với xởng may cần chú ý:

- Nhà xởng rộng, đông ngời, nhiệt thừa, ẩm thừa lớn nên không nêndùng hệ thống nhiều máy độc lập vì lý do kinh tế, kỹ thuật

- Mục đích sử dụng là điều hòa tiện nghi cho công nhân nên khôngcần chú ý nhiều về độ ẩm (có thể dao động 30% dến 70%)

- Xởng không có nhiều phòng nhỏ lẻ với chế độ nhiệt khác nhau nên

có thể bố trí cấp gió bằng ống chung dễ dàng

- Xởng đặt tại Hà Nội là nơi có đặc điểm mùa hè khí hậu nóng khô rấtthuận lợi cho việc làm mát bằng bay hơi nớc

- Tuy vậy khía cạnh kinh tế mới là quan trọng nhất với công trình này,

đảm bảo các chi phí lắp đặt, bảo dỡng, vận hành phải nhỏ, không ảnh hởng tớigiá thành sản phẩm

5.2.2 Chọn thiết bị.

Trên cơ sở xem xét các đặc điểm trên và các đặc điểm của từng chủng