thiết kế điều hòa không khí theo phương pháp mới (caier)

bài tập lớn thiết kế điều hòa không khí cho kí túc xá

Hình 1.1 – Máy điều hòa của sổ

CHƯƠNG 1:

GIỚI THIỆU CÁC HỆ THỐNG ĐHKK THÔNG DỤNG

1.1 MÁY ĐIỀU HÒA CỤC BỘ

Hệ thống điều hoà cục bộ gồm máy điều hoà cửa sổ, máy điều hoà tách (hai và nhiều cụm loại nhỏ)năng suất lạnh nhỏ dưới 7kW (24000BTU/h) Đây là loại máy nhỏ hoạt động tự động, lắp đặt, vận hành, bảodưỡng và sửa chữa dễ dàng, tuổi thọ trung bình, độ tin cậy cao, giá thành rẻ, rất thích hợp đối với các phòng

và các căn hộ nhỏ và tiền điện thanh toán riêng biệt theo từng máy Tuy nhiên hệ thống điều hoà cục bộ cónhược điểm là khó áp dụng cho các phòng lớn như hội trường, phân xưởng, nhà hàng, cửa hàng, các toà nhànhư khách sạn, văn phòng vì khi bố trí ở đây các cụm dàn nóng bố trí phía ngoài nhà sẽ làm mất mỹ quan vàphá vỡ kết cấu xây dựng của toà nhà Nhưng với kiến trúc xây dựng, phải đảm bảo không làm ảnh hưởng tới

mỹ quan công trình

1.1.1 Máy điều hòa cửa sổ

Là thiết bị gọn trọn bộ lắp trong một vỏ dùng để điều hòa không khí cho một phòng, năng suất lạnhđến 7kW (24.000Btu/h), một chiều hoặc hai chiều, thường được bố trí qua của sổ hoặc qua vách

 Ưu điểm

 Có khả năng lấy gió tươi qua cửa lấy gió tươi;

 Vốn đầu tư thấp vì giá rẻ do được sản xuất hàng loạt

 Khó bố trí trong phòng hơn so với loại hai cụm;

 Phải đục một khoảng tường rộng bằng máy điều hòa hoặc phải cắt của sổ để bố trí máy Không

có khả năng lắp cho tường trực tiếp ngoài trời

 Phạm vi ứng dụng

quan và phá vỡ kiến trúc

1.2.2 Máy điều hoà (tổ hợp) gọn

Là các loại máy hoặc hệ thống điều hòa cỡ trung bình bố trí gọn thành các tổ hợp thiết bị có năng suấtlạnh từ 3 đến 220 tấn lạnh Mỹ, dàn bay hơi làm lạnh không khí trực tiếp, dàn ngưng giải nhiệt gió hoặc nước,kiểu nguyên cụm (máy điều hòa thương nghiệp lắp mái, máy điều hòa nguyên cụm giải nhiệt nước) hoặc loạitách (2 hoặc nhiều cụm), có hoặc không có ống gió, 1 hoặc 2 chiều, chủ yếu dùng cho điều hòa thươngnghiệp và công nghệ

a) Máy điều hòa nguyên cụm

Gồm có hai loại là máy điều hoà lắp mái và máy điều hoà nguyên cụm giải nhiệt nước, máy điều hoànguyên cụm là loại máy có năng suất lạnh trung bình và lớn Dàn bay hơi làm lạnh không khí trực tiếp, vàquạt dàn bay hơi là quạt ly tâm cột cao áp Máy được bố trí ống phân phối gió và ống gió hồi Đặc điểm củamáy điều hoà lắp mái là máy được đặt trên mái nhà cao, thông thoáng nên dàn ngưng làm mát bằng gió vàcụm dàn lạnh, cụm dàn nóng được gắn liền với nhau thành một khối duy nhất

Đặc điểm của máy điều hoà nguyên cụm giải nhiệt nước là bình ngưng rất gọn nhẹ, không chiếmdiện tích và thể tích lắp đặt lớn như dàn ngưng giải nhiệt gió nên bình ngưng, máy nén và dàn bay hơi được

bố trí thành một tổ hợp hoàn chỉnh Loại máy này có công suất lớn tới 370kW và chủ yếu dùng cho điều hoàcông nghiệp và thương nghiệp Máy điều hoà lắp mái và máy điều hoà nguyên cụm giải nhiệt nước được sảnxuất hàng loạt và lắp ráp hoàn chỉnh tại nhà máy nên có độ tin cậy, tuổi thọ và mức độ tự động cao, giá thành

rẻ, máy gọn nhẹ chỉ cần lắp đặt nối với hệ thống ống gió (nếu cần) và hệ thống nước làm mát là máy sẵnsàng hoạt động được Qua cách phân tích hệ thống cấu tạo, cách lắp đăt và vận hành ta thấy máy điều hoà lắpmái và máy điều hoà nguyên cụm giả nhiệt nước thích hợp vơi các phân xưởng sản xuất (sợi dệt…) và cácnhà hàng siêu thị hội trường Máy điều hoà lắp mái có độ ồn thấp nên được sử dụng cho điều hoà tiện nghi,còn máy điều hoà nguyên cụm giải nhiệt nước thì có độ ồn cao do vậy chỉ sử dung rộng rãi cho điều hoàcông nghệ Nếu sử dụng cho điều hoà tiện nghi thì phải có buồng máy cách âm và bố trí tiêu âm cho cả ốngcấp gió và ống hồi gió Đối với nhà cao tầng máy điều hoà nguyên cụm không thích hợp và rất ít khi được sửdụng là vì đường ống gió kích thước lớn nếu bố trí đường ống gió đi xa thì tổn thất trên đường ống lớn, tốnvật liệu làm đường ống, tốn diện tích bố trí đường ống…

 Ưu điểm:

thước máy gọn nhẹ hơn nhiều;

 Máy nén xoắn ốc đỡ rung và đỡ ồn hơn nhiều so với máy nén piston

b) Máy điều hòa tách

Máy điều hòa tách của hệ thống điều hòa tổ hợp gọn cũng giống máy điều hòa cục bộ nhưng vì nó cócông suất lớn hơn do vậy kết cấu của cụm dàn nóng và cụm dàn lạnh sẽ có những biến đổi phù hợp với

những kiến trúc của những công trình xây dựng và thoả mãn thị hiếu của khách hàng Máy điều hòa táchthường có công suất lạnh trung bình (đến 48.000BTU/h) tuỳ thuộc vào nhu cầu sử dụng mà người ta đã chếtạo ra máy điều hòa tách có ống gió và không có ống gió Nếu muốn phân phối đều gió cho một không gianrộng hoặc cho nhiều phòng thì người ta lắp quạt cao áp và lắp thêm ống gió

Một máy điều hòa tách được phân loại ở Mỹ là một cụm dàn lạnh có ống gió gắn với một cụm dànnóng ngoài trời

Vào những năm đều thập kỷ 70, các máy hai cụm không ống gió RAC và PAC nhỏ, có thể có thêm chức năng bơm nhiệt được bán chủ yếu ở Nhật Vào cuối những năm 1980 các mặt hàng này trở nên phổ biến ở Nhật, Đông Á và miền Nam Châu Âu

Hiện nay loại không ống gió phát triển tới mức, nó chiếm hơn 50% toàn bộ số máy điều hòa bán ra trên toàn thế giới Đạt được điều đó là vì nó có các ưu điểm: lắp đặt tiện lợi, dễ dàng, có nhiều cỡ và chủng loại để lựa chọn, vận hành êm, không ồn

RAC (Room Air Conditioner – Máy điều hòa phòng) được chia làm hai loại: cửa sổ và 2 cụm không ống gió

• Loại cửa sổ: chủ yếu được bán ở Mỹ và các nước tiêu dùng hàng Mỹ như Brazil, Australia,Philippins, Ấn Độ, Đài Loan và Hồng Kông;

Trung Quốc, Hàn Quốc, Thái Lan, Malaysia, Tây Ban Nha, Ý và các nước khác

PAC (Packaged Air Conditioner – Máy điều hòa tổ hợp gọn) cũng chia làm 2 dòng:

• Máy điều hòa nguyên cụm (giải nhiệt nước hoặc kiểu lắp mái giải nhiệt gió) có công nghệ theo thịtrường của Mỹ, chủ yếu được bán ở Mỹ, Australia, Trung Đông, Canada và Mêxico Ở thị trườngnày còn tiêu thụ loại 2 cụm, dàn lạnh có ống gió;

• Kiểu 2, nhiều cụm (chủ yếu năng suất lạnh từ 4kW trở lên) Các loại đó được sử dụng chủ yếu ởNhật, Hàn Quốc, Trung Quốc, các nước ASEAN và một vài nước Châu Âu Đặc điểm và khác biệtvới thị trường Mỹ là máy loại này không có ống gió

 Ống dẫn gas dài, dây điện tốn nhiều hơn, giá thành đắt hơn;

 Làm ồn ngoài nhà có thể ảnh hưởng đến hộ bên cạnh

 Ứng dụng:

• Hiện nay được sử dụng rộng rãi trong các hộ gia đình

1.2.3 Hệ thống điều hòa trung tâm nước

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

Hệ thống điều hoà trung tâm nước chủ yếu gồm:

 Máy làm lạnh nước (water chiller) hay máy sản xuất nước lạnh thường từ 12oC xuống 7oC;

nóng hoặc thanh điện trở ở các FCU cung cấp;

Unit) hoặc AHU (Air Handling Unit);

 Hệ thống gió tươi, gió hồi, vận chuyển và phân phối không khí;

 Hệ thống lọc bụi, thanh trùng và diệt khuẩn cho không khí;

 Hệ thống tự điều chỉnh nhiệt độ, độ ẩm phòng, điều chỉnh gió tươi, gió hồi và phân phối khôngkhí, 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 sau:

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

 Có thể khống chế nhiệt độ và độ ẩm trong không gian điều hoà theo từng phòng riêng rẽ, ổn định

và duy trì điều kiện vi khí hậu tốt nhất;

 Thích hợp cho các toà nhà như khách sạn, văn phòng với mọi chiều cao và mọi kiến trúc khôngphá vỡ cảnh quan;

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

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

 Ít phải bảo dưỡng và sửa chữa;

 So với hệ thống VRF, vòng tuần hoàn môi chất lạnh đơn giản hơn nhiều nên rất dễ kiểm soát;

 Tuổi thọ và độ tin cậy của máy nén cao do tốc độ thấp

 Hệ thống trung tâm nước có các nhược điểm sau:

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

 Tốn nhân lực để thi công lắp đặt hệ thống;

 Cần công nhân vận hành lành nghề;

 Cần bố trí hệ thống lấy gió tươi cho các FCU;

 Vấn đề cách nhiệt đường ống nước lạnh và cả khay nước ngưng khá phức tạo đặc biệt

do đọng sương ví độ ẩm ở Việt Nam quá cao;

 Không thể tính tiền điện riêng biệt cho các hộ tiêu thụ riêng lẻ mà chỉ có thể tính toántheo mét vuông sử dụng

1.2.4 Máy điều hoà VRF

Do hệ CAV (Constant Air Volume) và VAV (Variable Air Volume) sử dụng ống gió điều chỉnhnhiệt độ phòng quá cồng kềnh, tốn nhiều thời gian và diện tích lắp đặt, tốn vật liệu làm đường ống, nên năm

1982, Daikin đã phát triển loại máy VRV (Variable Refrigerant Volume), điều chỉnh năng suất lạnh qua việcđiều chỉnh lưu lượng môi chất Ngày này các hãng chế tạo khác đều sản xuất dạng máy VRV với tên thươngmại khác và được ký hiệu chung là VRF (Variable Refrigerant Flow), được xếp vào dạng điều hòa tổ hợpgọn PAC

Các đặc điểm của hệ VRF:

- Chỉ sử dụng cho điều hòa tiện nghi ở các công trình cỡ nhỏ, tung bình và lớn như các tòa nhà vănphòng khách sạn, trường học, bệnh viện,… VRF đặc biệt thích hợp và tiết kiệm năng lượng cho các ứngdụng lạnh cục bộ, phân tán, không ổn định như các tòa nàh văn phòng cho thuê và cần tính tiền điện riêngbiệt [2]

- Tổ ngưng tụ có hai máy nén điều chỉnh năng suất lạnh theo kiểu on-off còn một máy điều chỉnh bậctheo máy biến tần nên số bậc điều chỉnh từ 0 đến 100% gồm 21 bậc, đảm bảo tiết kiệm năng lượng hiệu quảkinh tế cao

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

- Các máy VRF có các dãy công suất hợp lý lắp ghép với nhau thành các mạng đáp ứng nhu cầu năngsuất lạnh khác nhau nhỏ từ 7kW đến hàng ngàn kW, thích hợp cho các toà nhà cao tầng hàng trăm mét vớihàng ngàn phòng đa chức năng

- Thế hệ VRV III đã giải quyết tốt vấn đề hồi dầu về máy nén do đó cụm dàn nóng có thể đặt cao hơn

dàn lạnh đến 90m và các dàn lạnh có thể đặt cách nhau cao tới 15m, đường ống dẫn môi chất lạnh từ cụmdàn nóng đến cụm dàn lạnh xa nhất tới 165m tạo điều kiện, bố trí máy dễ dàng trong các toà nhà cao tầng,văn phòng, khách sạn mà trước đây chỉ có hệ thống trung tâm nước đảm nhiệm.

- Do đường ống dẫn gas dài, năng suất lạnh giảm nên người ta đã dùng máy biến tần để điều chỉnhnăng suất lạnh, làm cho hệ số lạnh không những được cải thiện mà còn vượt rất nhiều máy thông dụng

- Độ tin cậy do các chi tiết lắp ráp được chế tạo toàn bộ tại nhà máy với chất lượng cao

- Khả năng sửa chữa và bảo dưỡng rất năng động và nhanh chóng nhờ các thiết bị tự phát hiện hưhỏng 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 VRF rất gọn nhẹ vì cụm dàn nóng bố trí trên tầng thượng hoặcbên sườn toà nhà, còn đường ống dẫn môi chất lạnh có kích thước nhỏ hơn nhiều so với đường ống nướclạnh và đường ống gió

- Linh hoạt trong việc lắp đặt do đường ống gas nhỏ, dàn nóng nhỏ theo từng modul, có thể đưa theothang máy Có khả năng mở rộng hệ thống điều hòa dễ dàng bằng cách lắp đặt thêm các tổ máy mới

- Không có tổn thất quán tính nhiệt như hệ trung tâm giải nhiệt nước vì không có chất tải lạnh trunggian

- Hệ VRF có nhiều kiểu dàn lạnh khác nhau đối với tối đa 6 cấp năng suất lạnh (loại đặt sàn, tử tường,treo tường, giấu tường, giấu trần cassette, giấu trần casette một, hai và nhiều cửa thổi giấu trần có ống gió)rất đa dạng và phong phú nên dễ dàng thích hợp với các kiểu kiến trúc khác nhau, đáp ứng thẩm mỹ đa dạngcủa khách hàng

- Có thể kết hợp làm lạnh và sưởi ấm trong phòng cùng một hệ thống kiểu bơm nhiệt hoặc thu hồinhiệt hiệu suất cao

Các loại dàn nóng thông dụng của VRF: một chiều, hai chiều (bơm nhiệt) và thu hồi nhiệt

Riêng hệ thu hồi nhiệt có khả năng điều chỉnh ở các chế độ khác nhau: chế độ mùa hè làm lạnh 100%(thải nhiệt 100%) mùa đông sưởi 100% (thu nhiệt 100%), nhưng ở các mùa chuyển tiếp có thể là 75% lạnh+25% sưởi (thải nhiệt 50%), 25% lạnh +75% sưởi (thu nhiệt 50%), 50% lạnh +50% sưởi (cụm ngoài khôngthu và không thải nhiệt).Sơ đồ dưới đây sẽ tổng kết các loại ĐHKK

Hệ thống điều hòa không khí có máy nén cơ

Kiểu trung tâm nước (Hydrolic Air Con System)

Qo thường lớn hơn 100 tấn lạnh Mỹ (350kW)

Dàn FCU và AHU làm lạnh không khí gián tiếp qua nước lạnh

Điều hòa tiện nghi và công nghệ

Giải nhiệt gió Giải nhiệt nước

Dàn bay hơi làm lạnh không khí trực tiếp

Điều hòa tiện nghiĐiều hòa tiện nghi thương nghiệp và công nghiệp

CHƯƠNG 2:

GIỚI THIỆU CÔNG TRÌNH VÀ PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ

Công trình cần thiết kế ở đây là Tòa nhà k9 kí túc xá Đại Học Nha trang với chủ đầu tư là Công ty CP VINACONEX15

N m h c 2013-2014 Nhà tră ọ ường c i t o m t ph n c a Trung tâm Nghiên c u và phát tri n Ph n ả ạ ộ ầ ủ ứ ể ầ

m m thành khu Ký túc xá K9, t i Ký túc xá này các phòng có s c ch a 8 ch ề ạ ứ ứ ỗ

Công trình toà nhà k9 là 1 toà nhà l n v i ki n trúc hi n ớ ớ ế ệ đại bao g m 10 t ng (k c t ng mái) cao ồ ầ ể ả ầ

36 m , được xây d ng trên khuôn viên kho ng 2000 ự ả Trong ó xây d ng kho ng 180 chi u cao đ ự ả ề

kho ng 3,6 m m i t ng ả ỗ ầ Tòa nhà được xây dựng bằng kết cấu bê tông dầm chịu lực vững chắc, tường bao được xây bởi lớp gạch thẻ dày khoảng 200 mm bên ngoài được chát 2 lớp vữa dày 15 m bên ngoài quét sơn

3 lớp Tòa nhà có tất cả 3 cầu thang và 2 phòng kĩ thuật bên cạnh mỗi cầu thang

Trong bản đồ án này, em chỉ tính toán thiết kế hệ thống ĐHKK cho tầng 4-7 toàn bộ khu trung tâm

Bảng thống kê diện tích sử dụng điều hòa của các tầng :

Bảng 2.1 Không gian sử dụng điều hòa

2.2 CHỌN THÔNG SỐ THIẾT KẾ

2.2.1 Chọn các thông số thiết kế trong nhà

a) Nhiệt độ và độ ẩm tiện nghi

Đối với văn phòng làm việc thì các thông số được chọn theo yêu cầu tiện nghi của con người Yêu cầutiện nghi được chọn theo tiêu chuẩn Việt Nam TCVN 5687 – 1992 [1]

Mùa hè:

- Nhiệt độ không khí trong nhà: tT = 250C ± 20C;

- Độ ẩm tương đối trong nhà: ϕT = 65% ± 5%

Từ các thông số trên, dựa trên đồ thị I-d của không khí ẩm, ta tìm được các thông số còn lại:

- Entanpi: IT = 58kJ/kg;

- Độ chứa hơi: dT = 13g/kg không khí ẩm.

Bảng 2.2 Các thông số thiết kế trong nhà

b) Gió tươi và hệ số thay đổi không khí

Tiêu chuẩn gió tươi cho điều hoà không khí (Theo TCVN 5678 – 1992)

Bảng 2.3 Lượng gió tươi cần cấp

Phòng học trong các trường phổ thông ,kĩ thuật

d) Tốc độ không khí

Tốc độ không khí xung quanh có ảnh hưởng đến cường độ trao đổi nhiệt và thoát mồ hôi giữa cơ thểvới môi trường xung quanh Khi tốc độ lớn, cường độ trao đổi nhiệt, ẩm tăng lên Vì vậy đứng trước gió cảmthấy mát và thường da khô hơn nơi yên tĩnh trong cùng điều kiện về độ ẩm và nhiệt độ

Khi nhiệt độ không khí thấp, tốc độ quá lớn thì cơ thể mất nhiệt gây cảm giác lạnh Tốc độ gió thíchhợp tuỳ thuộc vào yếu tố: nhiệt độ gió, cường độ lao động, độ ẩm, trạng thái sức khoẻ

2.2.2 Chọn các thông số tính toán ngoài nhà

Theo mức độ quan trọng của công trình, điều hoà không khí được chia làm 3 cấp như sau:

Điều hoà không khí cấp 1: Là điều hoà tiện nghi có độ tin cậy cao nhất, duy trì các thông số vi khí hậu

trong nhà trong giới hạn cho phép không phụ thuộc vào biến động khí hậu cực đại ngoài trời của cả mùa hè

và mùa đông đã ghi nhận được trong nhiều năm

Điều hoà không khí cấp 2: Là điều hoà không khí có độ tin cậy trung bình, 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

Điều hoà không khí cấp 3: Là điều hoà tiện nghi có độ tin cậy thấp, duy trì được các thông số vi khí

hậu trong nhà với phạm vi sai lệch không quá 400h trong 1 năm khi có biến động khí hậu cực đại ngoài trời

của mùa hè và mùa đông

Điều hoà không khí cấp 1 tuy có mức độ tin cậy cao nhất nhưng chi phí đầu tư, lắp đặt, vận hành rấtlớn nên chỉ sử dụng cho những công trình điều hoà tiện nghi đặc biệt quan trọng trong các công trình điều hoà côngnghệ

Các công trình ít quan trọng hơn như khách sạn 4 – 5 sao, bệnh viện quốc tế thì nên chọn điều hoàkhông khí cấp 2

Trên thực tế, đối với hầu hết các công trình như điều hoà không khí khách sạn, văn phòng, nhà ở, siêuthị, hội trường, thư viện, chỉ cần điều hoà cấp 3 Điều hoà cấp 3 tuy độ tin cậy không cao nhưng đầu tưkhông cao nên thường được sử dụng cho các công trình trên.

Với các phân tích trên, dựa trên yêu cầu của chủ đầu tư và đặc điểm của công trình, phương án cuốicùng được lựa chọn là điều hoà không khí cấp 3

Thông số ngoài nhà chọn cho điều hoà cấp 3 theo tiêu chuẩn Việt Nam TCVN 5687 – 1992 biểu diễntrên đồ thị I - d của không khí ẩm Điều kiện khí hậu lấy theo tiêu chuẩn Việt Nam TCVN 4088 – 85, bảng1.6 [1] Riêng 13-15 tính toán theo chỉ dẫn của TCVN 5687- 2010

Kết quả xác định các thông số thiết kế ngoài nhà tại bảng 2.4

Bảng 2.4 Các thông số thiết kế ngoài nhà

• ttbmax - nhiệt độ trung bình của tháng nóng nhất;

• ttbmin - nhiệt độ trung bình của tháng lạnh nhất;

• ϕ13-15 - độ ẩm từ 13h ÷ 15h của tháng nóng nhất và tháng lạnh nhất ghi nhận theo TCVN 5687 – 2010

Theo [2], khi thiết kế đủ lạnh cho mùa hè ở miền Bắc, năng suất sưởi của máy luôn dư thừa cho sưởimùa đông lên ta không phải tính cho mùa đông

Theo bảng xác định được thông số tính toán ngoài trời cho khu vực nha trang như sau:

3.2 TÍNH NHIỆT HIỆN THỪA VÀ NHIỆT ẨN THỪA

3.2.1 Nhiệt xâm nhập qua cửa kính do bức xạ mặt trời Q11

Mặt trước của tòa nhà hướng Đông Bắc, mặt sau là hướng

Tây Nam, hai mặt bên hướng Đông Nam và hướng Tây Bắc Tòa

nhà đựơc tọa lạc ngay trên Đường nguyễn đình chiểu, phường vĩnh phước ,Thành phố Nha Trang vơi Vị trí: 12o16’ độ bắc; 109o 12’ kinh đông Đa số các cửa kính đều thẳng đứng theo kiến trúc của toà nhà Bức xạ mặt trời tác động vào một mặt tường thẳng đứng, nghiêng hoặc ngang là liên tục thay đổi Mặt kính quay hướng Đông là nhận nhiệt bức xạ là lớn nhất từ 8h ÷ 9h và kết thúc vào 12h Mặt kính quay hướng Tây nhận bức xạ cực đại từ 16h ÷ 17h Vì vậy mức độ bức xạ phụ thuộc rất lớn vào thời gian, cường độ và hướng bức

xạ Lượng nhiệt bức xạ này xác định gần đúng theo kinh nghiệm:

 Q11’ - Lượng nhiệt bức xạ tức thời qua kính vào phòng, [W];

 F : diện tích bề mặt kính cửa sổ, kính cửa ra vào có khung thép Các cửa sổ có diện tích 1,2

×1,75 m và cửa ra vào có diện tích mặt kính là 0,9×2,6 m

 → F = 1,2×1,75 +0,9×2,6 = 4,44 m2

 RT - Bức xạ mặt trời qua mặt kính vào trong phòng, [W/m2] Giá trị của RT phụ thuộc vào vĩ

độ, tháng, hướng của kính, cửa sổ, giờ trong ngày

 k - Hệ số hiệu chỉnh kể đến các ảnh hưởng;

k = εc×εđs×εmm×εkh×εm×εr

• εc - Hệ số ảnh hưởng của độ cao so với mặt nước biển tính theo công thức:

H - là độ cao tương đối của vị trí lắp đặt kính trong toàn công trình cần tính toán [m] Hệ số này sẽ thayđổi khi tính vị trí các tầng khác nhau, ở đây sẽ tính trung bình các tầng vơi tâng 1 cao hơn mực nước biển là5m

H = 15 + 5 = 20mNhư vậy tính toán chung cho các cửa sổ ở các tầng với hệ số εc là:

εc

00046 , 1 023 , 0 1000

t −

Nhiệt độ đọng sương mùa hè là ts = 24.930C

εđs =

10

20 93 , 24

= 0,935

• εmm - Hệ số ảnh hưởng của mây mù, khi trời không mây εmm = 1.0, khi trời có mây chọn εmm =0.85;

• εkh - Hệ số ảnh hưởng của khung kim loại εkh = 1.1;

• εm : hệ số kính , theo bảng 4.3[1, 153] : hệ số kính phụ thuộc vào mầu sắc và loại kính,nhà k9 dùng kính stopray màu vàng 6mm : εm =0,44

• εr : Hệ số mặt trời ,kể đến ảnh hưởng của kính cơ bản khi có màn che bên trong Do tất cảcác phòng đều có cửa kính được dán đêcan mầu vàng nên theo bảng 4.4 [1,153] (Màn che loạiBrella trắng kiểu Hà Lan) có εr = 0,33

• RT trong công thức (3.2) được thay bằng nhiệt bức xạ vào phòng khác kính cơ bản RK được côngthức:

Trong đó :

 RK = {0.4×αk + τk×(αm + τm + ρk×ρm + 0.4×αk×αm)}×RN, [W/m2]

Với:

* RN - Bức xạ mặt trời đến bên ngoài mặt kính, [W/m2]

* RT - Bức xạ mặt trời qua kính vào trong không gian điều hoà, [W/m2]

Nha TRang nằm ở bán cầu Bắc, vĩ độ 12 tra bảng 4.2 [1] ta được:

RT = RTmax = 483W/m2 vào tháng 8 và tháng 4

Từ đó: RN Đông-Bắc =

8,54888,0

* αk, τk, αm, τm, ρm - Lần lượt là hệ số hấp thụ, xuyên qua, phản xạ của kính và màn che.Kính trong được sử dụng đều là kínhtrong suốt dán decan và dày 6mm (khác kính cơ bản), khungnhôm, bên trong có rèm che màu trung bình

Tra bảng 4.3 [1] Đặc tính bức xạ và hệ số của các loại kính εm, ta được:

R

R = 0.88

Tra bảng 4.6[1,156] ta tìm được hệ số tác động tức thời nt lớn nhất là:

Dãy phòng mặt trước phía đông-bắc , điều này đồng nghĩa với việc dãy nhà sẽ chịu bức xạ lớn nhất vào lúc7h sáng Nhiệt bức xạ qua kính theo hướng Đông - Bắc là: nt = 0,58

3.2.3 Nhiệt hiện truyền qua vách Q22

Nhiệt truyền qua vách Q22 cũng gồm 2 thành phần:

- Do chênh lệch nhiệt độ giữa ngoài trời và trong nhà ∆t = tN – tT

- Thành phần do bức xạ mặt trời vào tường, tuy nhiên thành phần nhiệt này coi bằng không khitính toán

Nhiệt truyền qua vách được tính theo biểu thức sau:

Q22 = ΣQ2i = ki×Fi×∆t = Q22t + Q22c + Q22k, [W] (3.6) Trong đó:

• Q2i - Nhiệt truyền qua tường, cửa ra vào và kính, [W];

• ki - Hệ số truyền nhiệt tương ứng của tường, cửa ra vào và kính, [W/m2K];

• Fi - Diện tích tường, cửa ra vào, kính tương ứng, [m2]

a) Nhiệt truyền qua tường Q 22t

Nhiệt truyền qua tường tính theo biểu thức sau:

1,3 - Lớp vữa trát.

2 - Lớp gạch xây dựng.

1

3 2

1

1 1

1

i i T

i N

k

α λ

δ α

Tường gồm 2 lớp :

- Lớp gạch có δ1 = 0,2m , λ1 = 0,58W/mK

- Lớp vữa ximăng trát ngoài có δ2= 0,02m, λ2 = 0,93W/mK

- Lớp sơn nước có thể bỏ qua

αN – hệ số tỏa nhiệt phía ngoài trời, khi tường tiếp xúc trực tiếp với không

khí bên ngoài αN = 20W/m2K

αT – hệ số tỏa nhiệt phía trong nhà, αT = 10W/m2K

Hệ số truyền nhiệt của tường khi tiếp xúc trực tiếp với bên ngoài:

)/(94,110

193,0

02,058,0

2,0201

+++

b) Nhiệt truyền qua kính Q 22k

Nhiệt truyền qua kính cửa sổ tính bằng biểu thức sau:

ΣQ22k = 120x107,6 = 12912 (W)

c) Nhiệt truyền qua cửa ra vào Q 22c

Nhiệt truyền qua cửa ra vào tính bằng biểu thức sau:

Q22C = kc.Fc.∆t

Fc - diện tích cửa ra vào là 0.9 x 2,6 = 2,3 m2 Phòng có 1 cửa ra vào

kc - hệ số truyền nhiệt qua cửa, W/m2K

∆t – hiệu nhiệt độ trong nhà và ngoài nhà ∆t= tN – tT =33,7 – 25 = 8,70C

Cửa ra vào ở đây được làm bằng kính

Theo bảng 4.12[169] có kc = 2.23 W/m2K

Q22c = kc.Fc.∆t = 2.23 x 2,3 x 8,7 = 44,6 (W)

Có tất cả 120 phòng cần điều hòa, mỗi phòng chỉ có 1 cửa ra vào Vậy tổng

lượng nhiệt truyền qua cửa của tất cả các phòng là:

ΣQ22C = 120 x 44,6 = 5352(W)

Q22= Q22t + Q22c + Q22k=12832+5352 + 12912=31096(W)

Kết quả tính toán nhiệt hiện truyền qua vách Q22 được tổng kết ở bảng 3.3 (quy ra đơn vị [W])

3.2.4 Nhiệt hiện truyền qua nền Q23

Các phòng tầng 3-5 có sàn nằm giữa 2 phòng điều hoà nên Q21N = 0

3.2.5 Nhiệt hiện toả ra do đèn chiếu sáng Q31

Nhiệt hiện toả ra do đèn chiếu sáng cũng gồm hai thành phần bức xạ và đối lưu Phần bức xạ cũng bịkết cấu bao che hấp thụ nên nhiệt tác động lên phụ tải lạnh cũng nhỏ hơn trị số tính toán được

Q31 = nt×nđ×Q, [W] (3.10)Trong đó:

 Q - Tổng nhiệt toả ra do chiếu sáng, [W];

Q = 1.25×qđ×F

 qđ - Công suất đèn trên 1m2 sàn là 10 ÷ 12W/m2sàn;

 F - Diện tích mặt sàn của phòng, [23,76m2];

 nt - Hệ số tác dụng đồng thời của đèn chiếu sáng;

Với số giờ hoạt động của đèn là 8h/ngày và gs = 500kg/m2, tra bảng 4.8 [1] ta được: nt = 0.87

3.2.6 Nhiệt hiện toả ra do máy móc Q32

Nhiệt toả ra do máy móc thiết bị Q32 được xác định theo công thức như sau:

Q32 =∑N i , [W] (3.12)

Ni - Công suất điện ghi trên dụng cụ, [W];

Hầu hết tất cả các phòng đều sử dụng máy tính lap top mỗi phòng 4 chiếc mỗi chiếc 300[W]; Kết quả tính toán được tổng kết ở bảng 3.6 (quy ra đơn vị [W]).tính cho 1 phòng là Q32 =4×300=120[W]

Tính cho 4 tầng 120 phòng là:120×120=144000 W

3.2.7 Nhiệt hiện và ẩn do người toả Q4

a Nhiệt hiện do người tỏa vào phòng: Q4h

Nhiệt hiện do người tỏa vào không gian điều hòa chủ yếu bằng hai phương thức là đối lưu và bức

xạ, được xác định bằng biểu thức sau:

Q4h = nt..n.qh

Trong đó : n : số người trong không gian điều hòa

qn : nhiệt hiện tỏa ra từ một người : chọn q = 10 w/người

nt : Hệ số tác dụng không đồng thời; Chọn nd = 0,8

Tổng số người có trong phòng học là n = 8 người

Tra bảng 4.18 [175] có nhiệt hiện tỏa ra từ một người qh = 70W/1người.1h

⇒ Q4h = 0.8 x 8 x 70 = 448 (W)

Vậy với tất cả các phòng của tòa nhà ta có:

ΣQ4h = 120 x 448 = 53760 (W)

a Nhiệt ẩn do người tỏa vào phòng: Q 4a

Nhiệt ẩn do người tỏa ra được xác định theo biểu thức sau:

Q4â = n.qâ

Trong đó : n: số người trong không gian điều hòa, n = 8 người

qâ: nhiệt ẩn tỏa ra từ một người Tra bảng 4.18 [175] có nhiệt ẩn tỏa ra từ một người qâ = 50W/1người.1h

Q4â = 8 x 50 = 400(W) ⇒ΣQ4â = 400x 120 = 48000(W)

Khi đó nhiệt hiện và nhiệt ẩn do người tỏa tính cho 1 phòng là:

Q4 = Q4h + Q4â = 400 + 448 = 848 (W)

Vậy: ΣQ4 = ΣQ4h+ ΣQ4â = 53760+48000= 101760 (W).

Kết quả tính toán cho các phòng được tổng kết ở bảng 3.7 (quy ra đơn vị [kW])

3.2.8 Nhiệt hiện và ẩn do gió tươi mang vào QhN và QâN

Trong điều hòa không khí, không gian điều hòa luôn luôn phải cung cấp một lượng gió tươi để đảm bảo đủoxy cần thiết cho hoạt động hô hấp của con người ở trong không gian đó Ký hiệu gió tươi ở trạng thái ngoàitrời là N, do gió tươi ở trạng thái ngoài trời với nhiệt độ tN, ẩm dung dN và entanpy IN lớn hơn trạng tháikhông khí ở trong nhà với nhiệt độ tT, ẩm dung dT và entanpy IT, vì vậy khi đưa gió tươi vào phòng nó sẽ tỏa

ra một lượng nhiệt, bao gồm nhiệt ẩn QâN và nhiệt hiện QhN, chúng được tính bằng các biểu thức sau:

QN = QhN + QâN

QhN = 1,2 x n x l x (tN – tT) ,W

QâN = 3 x n x l x (dN – dT) ,WTrong đó :

dN – ẩm dung của trạng thái không khí ngoài trời

dT – ẩm dung của trạng thái không khí trong không gian điều hòa

tN , tT – nhiệt độ của trạng thái không khí ở ngoài và trong không gian điều hòa

n – số người trong không gian điều hòa, n = 8 người

l – lượng không khí tươi cần cho một người trong một giây

3.2.9 Nhiệt hiện và ẩn do gió lọt Q5h và Q5â

Không gian điều hòa cần được làm kín để chủ động kiểm soát được lượng gió tươi cấp cho phòng điều hòanhằm tiết kiệm năng lượng, nhưng vẫn có hiện tượng rò lọt không khí không mong muốn qua khe cửa sổ,cửa ra vào và cửa mở do người ra vào Hiện tượng này xảy ra càng mạnh khi chênh lệch nhiệt độ giữa trong

và ngoài không gian điều hòa càng lớn Không khí lạnh thoát ra ở phía dưới cửa và không khí ngoài trời lọtvào từ phía trên cửa

Nguồn nhiệt do gió lọt cũng gồm hai thành phần là nhiệt ẩn và nhiệt hiện, được tính bằng biểu thứcsau:

Q5h = 0,39.ξ.V(tN – tT),W

Q5â = 0,84.ξ.V(dN – dT),WVới – V : thể tích phòng, ta có: V= 6,6 × 3,6 × 3= 71,28 (m3)

ξ : hệ số kinh nghiệm, xác định theo thể tích phòng

n: số người qua cửa trong 1 giờ Chọn n = 5người/giờ

Lc: lượng không khí lọt qua mỗi 1 lần mở cửa, m3/người

Tra bảng 4.21[178] (ở n<100 và cửa bản lề) ta có Lc = 3 m3/người