NGHIÊN CỨU ĐIỀU HÒA KHÔNG KHÍ

Điều hoà không khí là ngành khoa học nghiên cứu các phương pháp và thiết bị nhằm tạo ra và duy trì ổn định

Chơng I tổng quan về điều hòa không khí1.1 Điều hòa không khí

Điều hoà không khí là ngành khoa học nghiên cứu các phơng pháp và thiết bị nhằm tạo

ra và duy trì ổn định một môi trờng vi khí hậu: nhiệt độ, độ ẩm, đảm bảo độ sạch củakhông khí, khống chế độ ồn và sự lu thông hợp lý của dòng không khí tùy theo mục đích

1.2 Tầm quan trọng của điều hoà không khí

Cùng với sự phát triển vợt bậc về kinh tế, khoa học, công nghệ thì ĐHKK ngày càngkhẳng định tầm quan trọng của mình đối với đời sống sinh hoạt, sản xuất của con ngời

1.2.1 Trong sinh hoạt, dân dụng

Môi trờng khí hậu có ảnh hởng trực tiếp rất lớn tới trạng thái của con ngời và đợc thểhiện qua các yếu tố: nhiệt độ t, độ ẩm tơng đối ϕ, tốc độ lu chuyển không khí ω, nồng độcác chất độc hại và độ ồn

Nhiệt độ là yếu tố gây ra cảm giác nóng, lạnh rõ rệt nhất đối với con ngời, do đây là yếu

tố quyết định sự truyền nhiệt giữa bề mặt da và môi trờng không khí xung quanh Nhiệt độcủa con ngời luôn là 370C mà nhiệt độ môi trờng lại thờng xuyên thay đổi vì vậy có sựchênh lệch nhiệt độ giữa ngời với môi trờng xung quanh dẫn đến quá trình truyền nhiệtbằng đối lu và bức xạ giữa cơ thể và môi trờng Khi nhiệt độ môi trờng nhỏ hơn nhiệt độ cơthể ngời thì con ngời sẽ có cảm giác lạnh và ngợc lại

Độ ẩm tơng đối là yếu tố quyết định điều kiện bay hơi mồ hôi vào không khí Nếukhông khí có độ ẩm vừa phải thì khi nhiệt độ cao, cơ thể đổ mồ hôi và mồ hôi bay vàokhông khí đợc nhiều sẽ gây cho cơ thể cảm giác dễ chịu hơn Nếu độ ẩm quá lớn, mồ hôi

thoát ra ngoài da bay hơi kém, sẽ dính lại trên da và gây cho con ngời có cảm giác khóchịu.

Tốc độ lu chuyển không khí ảnh hởng tới cờng độ toả nhiệt và toả chất của cơ thể Khitốc độ lu chuyển không khí ω quá lớn sẽ làm cho tốc độ cờng độ toả nhiệt và toả chất củacơ thể lớn có thể gây nên tình trạng mất nhiệt nhanh dẫn đến con ngời có cảm giác mệt mỏi

và đau đầu

Nh vậy ta có thể thấy các yếu tố khí hậu có ảnh hởng rất lớn tới sức khỏe của con ngời

Điều hoà không khí giúp tạo ra môi trờng không khí trong sạch, có nhiệt độ, độ ẩm và vậntốc gió nằm trong phạm vi ổn định phù hợp với cảm giác nhiệt của cơ thể con ngời, ứng vớicác trạng thái lao động khác nhau, làm cơ thể con ngời cảm thấy dễ chịu, thoải mái, khôngnóng bức về mùa hè, rét buốt về mùa đông, bảo vệ đợc sức khỏe và phát huy đợc năng suấtlao động cao nhất

1.2.2 Trong công nghiệp, sản xuất

Thành phần không khí và các thông số vật lý của nó có ảnh hởng rất lớn tới các quytrình công nghệ trong các ngành công nghiệp, sản xuất Mỗi quy trình công nghệ lại đòihỏi những yêu cầu khác nhau về các thông số vật lý của môi trờng Vì vậy việc tạo ra mộtmôi trờng thích hợp là nhiệm vụ của lĩnh vực điều hoà không khí Qua đó ta thấy Điều hoàkhông khí có vai trò và ý nghĩa hết sức quan trọng trong công nghiệp và sản xuất

Trong ngành cơ khí chính xác, chế tạo dụng cụ đo lờng, dụng cụ quang học thì nhiệt độ

và độ ẩm của không khí là những yếu tố có ảnh hởng rất lớn đến chất lợng, độ chính xác và

độ bền của sản phẩm

Đối với các ngành sản xuất bánh kẹo cũng cần phải có nhiệt độ, độ ẩm thích hợp Nhiệt

độ chế biến trong khoảng: 21 - 260C, độ ẩm tơng đối 30 - 45% Riêng đối với các bánh kẹocao cấp: socola, cao su… yêu cầu nhiệt độ thấp hơn Đối với các ngành sản xuất và chế biếnthực phẩm: thịt, cá, sữa… nhiệt độ cao sẽ làm hỏng sản phẩm khi chế biến

Trong công nghiệp sợi, dệt Điều hoà không khí cũng có ý nghĩa hết sức quan trọng, độ

ẩm và nhiệt độ có mối quan hệ mật thiết với nhau Khi độ ẩm cao thì độ dính kết, ma sátgiữa các sợi bông sẽ lớn và quá trình kéo sợi sẽ khó khăn Ngợc lại nếu độ ẩm thấp sẽ làmcho sợi dễ bị đứt, do đó hiệu quả kéo sợi giảm

Trong công nghiệp in ấn, phim ảnh, đặc biệt là in tiền, in nhiều màu đòi hỏi phải tiếnhành trong điều kiện nhiệt độ và độ ẩm ổn định để kích thớc của giấy, phim không bị cogiãn thất thờng Bụi nhiều sẽ dễ bám vào bề mặt của giấy, phim ảnh làm giảm chất lợng sảnphẩm Nhiệt độ cao và độ ẩm thấp sẽ làm cho giấy và phim ảnh bị cong vênh, còn nếu độ

ẩm quá cao thì sẽ làm cho sản phẩm bị ẩm, dính bết vào nhau

1.2.3 Trong lĩnh vực văn hoá, nghệ thuật

Để bảo quản những sản phẩm văn hoá nghệ thuật nh tranh ảnh, tợng, sách cổ, hiện vật trong các phòng trng bày, viện bảo tàng, th viện để giữ gìn cho nhiều thế hệ sau này, thìviệc duy trì đợc một môi trờng không khí có các thông số vật lý hợp lý để đảm bảo chất l-ợng của sản phẩm thì Điều hoà không khí giữ một vai trò hết sức quan trọng

Nh vậy, Điều hoà không khí không chỉ giữ vai trò rất quan trọng trong đời sống mà còn

đảm bảo đợc chất lợng của cuộc sống con ngời cũng nh nâng cao hiệu quả lao động và chấtlợng của sản phẩm trong công nghiệp sản xuất Đồng thời nó cũng có những ý nghĩa to lớn

đối với việc bảo tồn các giá trị văn hóa và lịch sử

1.3 Phân loại các hệ thống điều hoà không khí

Hệ thống Điều hoà không khí là một tập hợp các máy móc, thiết bị, dụng cụ để tiếnhành các quá trình xử lý không khí nh sởi ấm, làm lạnh, khử ẩm, gia ẩm điều chỉnh,khống chế và duy trì các thông số vi khí hậu trong nhà nh nhiệt độ, độ ẩm, độ sạch và sựtuần hoàn không khí trong phòng nhằm đáp ứng các yêu cầu tiện nghi và công nghệ

Việc phân loại hệ thống Điều hoà không khí rất phức tạp vì chúng quá đa dạng và phongphú, đáp ứng nhiều ứng dụng của các ngành kinh tế quốc dân Có rất nhiều cách phân loạikhác nhau nhng có thể phân loại theo một số đặc điểm chủ yếu sau:

1.3.1 Theo mục đích sử dụng

Theo mục đích sử dụng có thể chia ra làm hai hệ thống Điều hoà không khí nh sau:

1.3.1.1 Hệ thống điều hoà tiện nghi

Đây là hệ thống chỉ quan tâm đặc biệt tới nhiệt độ trong phòng, còn độ ẩm của khôngkhí cho phép dao động trong phạm vi khá rộng từ 30% đến 70% Hệ thống này thờng dùngtrong sinh hoạt dân dụng, do đó hệ thống này không có thiết bị tăng ẩm, các thiết bị điềukhiển tự động tơng đối giản đơn giản

1.3.1.2 Hệ thống điều hoà công nghệ

Hệ thống này đòi hỏi duy trì nghiêm ngặt cả về nhiệt độ và độ ẩm Điều hoà công nghệ

thờng gặp trong sản xuất sợi dệt, cơ khí chính xác, các phòng bảo quản Trong hệ thốngthờng có thiết bị tăng ẩm và các thiết bị điều khiển phức tạp, hiện đại

1.3.2 Theo tính chất quan trọng

1.3.2.1 Hệ thống cấp 1

Đây là hệ thống có độ tin cậy cao, các thiết bị của hệ thống có thể duy trì các thông sốkhông khí trong nhà thoả mãn mọi điều kiện thời tiết ngoài trời từ giá trị thấp nhất đến giátrị cao nhất

1.3.3 Theo tính tập trung của hệ thống

1.3.3.1 Hệ thống điều hoà cục bộ

Hệ thống điều hoà cục bộ gồm 2 loại chính: máy điều hoà cửa sổ và máy điều hoà tách

có năng suất đến 7 kW Đây là loại máy nhỏ, hoạt động hoàn toàn tự động, lắp đặt, vậnhành, bảo trì, bảo dỡng sửa chữa dễ dàng, tuổi thọ trung bình, độ tin cậy lớn, giá thành rẻ,rất thích hợp với các phòng và căn hộ nhỏ

- Máy điều hoà cửa sổ là loại máy nhỏ nhất cả về năng suất lạnh và kích thớc cũng nhkhối lợng Toàn bộ các thiết bị của loại máy này đợc đặt trong một vỏ gọn nhẹ Năng suấtlạnh không quá 7 kW

+ Ưu điểm: Công việc lắp đặt và vận hành máy điều hoà cửa sổ đơn giản, không đòi hỏi

đội ngũ vận hành có tay nghề cao, có thể chạy ở chế độ sởi vào mùa đông, có khả năng lấygió tơi, mà vốn đầu t thấp, giá rẻ

+ Nhợc điểm: Khả năng làm sạch không khí kém, độ ồn cao, khó bố trí trên tờng, tínhthẩm mĩ không cao

- Máy điều hoà tách: máy điều hoà 2 cụm và máy điều hoà nhiều cụm

* Máy điều hoà 2 cụm: đây là hệ thống có một dàn nóng đặt ngoài nhà và hai hoặcnhiều hơn hai dàn lạnh đặt trong nhà

a cụm ngoài nhà b bộ điều khiển từ xa c cụm trong nhà

Hình 1.1 Máy điều hoà 2 cụm.

+ Ưu điểm: Loại máy này có khả năng giảm đợc tiếng ồn trong nhà, dễ bố trí dàn lạnh

và dàn nóng, ít phụ thuộc vào kết cấu nhà, đảm bảo tính thẩm mỹ cao

+ Nhợc điểm: Không có khả năng lấy gió tơi, đờng đi của môi chất dài, dây điện tốnhơn, giá thành đắt hơn

* Máy điều hoà nhiều cụm: 1 cụm ngoài nhà với 2 đến 7 cụm ngoài nhà, dùng cho hộgia đình có nhiều phòng Máy điều hoà nhiều cụm cũng có 2 loại: loại một chiều và loại 2chiều nóng, lạnh

1.3.3.2 Hệ thống điều hoà tổ hợp ghép

Máy điều hoà tách

a Máy điều hoà tách không ống gió

Máy điều hoà tách của hệ thống điều hoà tổ hợp và hệ thống điều hoà cục bộ chỉ khácnhau về kích thớc máy và năng suất lạnh Cụm dàn nóng và cụm dàn lạnh có nhiều kiểudáng hơn Cụm dàn nóng có kiểu quạt hớng trục thổi lên trên với ba mặt dàn Cụm dàn lạnhngoài kiểu treo tờng còn có kiểu treo trần, giấu trần, kê sàn, giấu tờng Dàn lạnh có năngsuất lạnh lớn nên có thể lắp thêm ống phân phối gió để phân phối gió cho cả phòng lớnhoặc nhiều phòng khác nhau

Dàn lạnh rất đa dạng, có nhiều kiểu hình dáng và vị trí lắp đặt khác nhau nh treo tờng,treo trần, dấu trần, kê sàn, giấu tờng, cassette

Ưu, nhợc điểm của loại máy này cũng giống nh máy điều hoà cục bộ tách Nhợc điểmchính là không có khả năng lấy gió tơi nên cần có quạt thông gió đặc biệt cho không gian

đông ngời hội họp Thờng ngời ta bố trí quạt xả gắn trần trên tờng sát trần nhà Không khínóng bốc lên trên đợc quạt hút xả ra ngoài, không khí tơi sẽ lọt vào phòng qua các khe hở.Thông gió kiểu này dễ gây đọng sơng vì không khí tơi có nhiệt độ và độ ẩm lớn

Hình dạng của máy điều hoà tách có ống gió thể hiện trên hình 1.2

b Máy điều hoà tách có ống gió

Máy điều hoà tách có ống gió thờng đợc gọi là máy điều hoà thơng nghiệp kiểu tách,năng suất lạnh từ 12.000 BTU/h đến 240.000 BTU/h Dàn lạnh bố trí quạt ly tâm cột ápcao nên có thể lắp thêm ống gió để phân phối đều gió trong phòng rộng hoặc đa gió đi xaphân phối đến cho các phòng khác Hình dạng của máy điều hoà tách có ống gió thể hiệntrên hình 1.3

a Dàn lạnh âm trần

b Dàn lạnh gắn trần 1 ống gió

Hình 1.3 Máy điều hoà 2 cụm có ống gió

c Máy điều hoà dàn ngng đặt xa

Hầu hết các máy điều hoà tách có máy nén bố trí đặt chung với cụm dàn nóng Nhngtrong một số trờng hợp máy nén lại đợc bố trí trong cụm dàn lạnh Trờng hợp này ngời tagọi là máy điều hoà có dàn ngng đặt xa.

Trên hình 1.4 có cụm dàn nóng gồm quạt hút và dàn ngng đặt chung quanh, dàn lạnhkiểu tủ có quạt ly tâm gió lạnh và máy nén bố trí bên trong Máy này là loại 2 chiều kiểubơm nhiệt dùng 1 van đảo chiều Mỗi dàn đều có 1 van tiết lu và 1 van 1 chiều

Ưu nhợc điểm của máy điều hoà dàn ngng đặt xa cũng giống nh u nhợc điểm của máy

điều hoà tách nói chung Tuy nhiên do máy nén đặt cùng dàn lạnh nên độ ồn trong nhà cao,vì vậy nó không thích nghi với điều hoà tiện nghi Máy điều hoà dàn ngng đặt xa đợc sửdụng chủ yếu cho điều hoà công nghệ hoặc thơng nghiệp và những nơi không yêu cầu độ

ồn thấp

Hình 1.4 Máy điều hoà có dàn ngng đặt xa, 2 chiều

1 máy nén ; 2 van đảo chiều ; 3 bình chứa ; 4 quạt gió lạnh ; 5 phin lọc không khí ;

6 van một chiều ; 7 van tiết lu ; 8 phin lọc sấy ; 9 vách ngăn ; 10 máy phun ẩm khi cần

Máy điều hoà nguyên cụm

a Máy điều hoà lắp mái

Đây là loại máy nguyên cụm có năng suất lạnh trung bình và lớn, chủ yếu dùng trongthơng nghiệp và công nghiệp Cụm dàn nóng và dàn lạnh đợc gắn liền với nhau thành mộtkhối duy nhất Quạt dàn lạnh là loại quạt ly tâm cột áp cao Máy đợc bố trí ống phân phốigió lạnh và ống gió hồi

Quạt dàn lạnh là loại quạt ly tâm cột áp cao Máy đợc bố trí phân phối gió lạnh và ốnggió hồi Ngoài khả năng lắp đặt máy trên mái bằng của phòng điều hoà, nó còn có khẳ nănglắp ở mái hiên hoặc giá chìa sau đó bố trí đờng ống gió cấp và gió hồi hợp lý và đúng kỹthuật

Máy điều hoà lắp mái có nhiều u điểm nh : nhỏ gọn, độ rung và độ ồn nhỏ

Hình 1.5 Máy điều hoà lắp mái

b Máy điều hoà nguyên cụm giải nhiệt nớc

Đây là máy mà toàn bộ máy và thiết bị lạnh nh máy nén, bình ngng, dàn bay hơi và cácthiết bị khác đợc bố trí gọn trong một vỏ dạng tủ Do bình ngng làm mát bằng nớc nên máythờng đi kèm với tháp giải nhiệt và bơm nớc

Ưu điểm cơ bản là :

+ Đợc sản xuất hàng loạt và lắp ráp hoàn chỉnh tại các nhà máy nên máy rất gọn nhẹ,giá thành rẻ;

+ Dễ dàng trong việc vận chuyển, lắp đặt, vận hành và bảo dỡng;

+ Có cửa lấy gió tơi, bố trí dễ dàng cho các phân xởng sản xuất, nhà hàng, siêu thị, chấpnhận đợc độ ồn cao;

+ Bố trí dễ dàng cho các phân xởng sản xuất và các nhà hàng, siêu thị chấp nhận đợc độ

ồn cao Nếu dùng cho điều hoà tiện nghi cần bố trí thiết bị tiêu âm

c Máy điều hoà VRV

Máy điều hoà VRV là loại máy điều chỉnh năng suất lạnh qua việc điều chỉnh lu lợngmôi chất Máy VRV có thể có từ 8 đến 16 dàn lạnh đặt trực tiếp trong phòng Chiều cao lắp

đặt và chiều dài đờng ống giữa cụm dàn nóng và dàn lạnh đợc tăng lên đáp ứng đợc cho cáctoà nhà cao tầng nh văn phòng, khách sạn, nhà nghỉ

Hình 1.6 Máy điều hoà VRV

Máy điều hoà VRV chủ yếu dùng cho điều hoà tiện nghi và có các đặc điểm sau:

2 7

11

+ Tổ ngng tụ có 2 máy nén, trong đó một máy nén điều chỉnh năng suất lạnh theo kiểu

ON – OFF, máy còn lại điều chỉnh bậc theo máy biến tần nên số bậc điều chỉnh từ 0 đến100% gồm 21 bậc đảm bảo năng lợng tiết kiệm hiệu quả;

+ Các thông số vi khí hậu đợc khống chế phù hợp với từng nhu cầu vùng, kết nối trongmạng điều khiển trung tâm;

+ Các máy VRV có các dải công suất hợp lý lắp ghép với nhau thành các mạng đáp ứngnhu cầu năng suất lạnh khác nhau từ 7 kW đến hàng ngàn kW cho các toà nhà cao tầnghàng trăm mét với hàng ngàn phòng đa chức năng;

+ VRV giải quyết tốt vấn đề hồi dầu về máy nén Vì vậy cụm dàn nóng có thể cao hơndàn lạnh đến 50 m và các dàn lạnh có thể đặt cách nhau cao tới 15m Đờng ống dẫn ga từdàn nóng đến dàn lạnh có thể xa tới 100m, tạo điều kiện cho việc bố trí máy móc dễ dànghơn;

+ Khả năng bảo dỡng sửa chữa rất năng động và nhanh chóng nhờ các thiết bị tự pháthiện h hỏng chuyên dùng;

+ So với hệ trung tâm nớc, hệ VRV rất gọn nhẹ vì cụm dàn nóng bố trí trên tầng thợnghoặc bên sờn toà nhà còn đờng ống dẫn môi chất lạnh có kích thớc nhỏ hơn nhiều so với đ-ờng ống nớc lạnh và đờng ống gió;

+ Có thể kết hợp làm lạnh và sởi ấm trong phòng cùng một hệ thống kiểu bơm nhiệthoặc thu hồi nhiệt hiệu suất cao;

+ Giống nh máy điều hoà 2 cụm, máy VRV có nhợc điểm là không lấy đợc gió tơi vìvậy phải có quạt lấy gió tơi từ bên ngoài

1.3.3.3 Hệ thống điều hoà trung tâm nớc

Hệ thống điều hoà trung tâm nớc là hệ thống sử dụng nớc lạnh 70C để làm lạnh khôngkhí qua các dàn trao đổi nhiệt FCU và AHU Hệ thống điều hoà trung tâm n ớc chủ yếu baogồm các bộ phận nh: máy làm lạnh nớc, hệ thống dẫn nớc lạnh, hệ thống nớc giải nhiệt, hệthống gió tơi, gió hồi, vận chuyển và phân phối không khí

Ngoài ra còn có hệ thống tiêu âm, lọc bụi, thanh trùng và hệ thống tự động điều chỉnhnhiệt độ, độ ẩm phòng, điều chỉnh gió tơi, gió hồi, điều chỉnh năng suất lạnh, báo hiệu vàbảo vệ an toàn hệ thống

Máy làm lạnh nớc chính là bộ phận quan trọng nhất của hệ thống điều hoà trung tâm

n-ớc Máy làm lạnh nớc gồm 2 loại: máy làm lạnh nớc giải nhiệt nớc và máy làm lạnh nớcgiải nhiệt gió

Hình 1.7 Sơ đồ nguyên lý hệ thống điều hoà trung tâm nớc đơn giản:

1 động cơ; 2 máy nén; 3 bình ngng; 4 tiết lu; 5 bình bay hơi; 6 bơm nớc giải nhiệt; 7

tháp giải nhiệt; 8 bơm nớc lạnh; 9 dàn FCU; 10 dàn AHUMáy làm lạnh nớc giải nhiệt nớc (Water Cooled Water Chiller):

Hình 1.8 Máy làm lạnh nớc giải nhiệt nớc

Máy làm lạnh nớc giải nhiệt gió (Air Cooled Water Chiller):

Hình 1.9 Máy làm lạnh nớc giải nhiệt gió

Hệ thống điều hoà trung tâm nớc có các u điểm sau:

+ Có vòng tuần hoàn an toàn là nớc nên không sợ ngộ độc hoặc tai nạn do rò rỉ môi chấtlạnh ra ngoài, vì nớc hoàn toàn không độc hại;

+ Có thể khống chế nhiệt ẩm trong không gian điều hoà theo từng phòng riêng rẽ, ổn

định và duy trì các điều kiện vi khí hậu tốt nhất;

+ Thích hợp cho các toà nhà nh khách sạn, văn phòng với mọi chiều cao và mọi kiểukiến trúc không phá vỡ cảnh quan;

+ ống nớc nhỏ gọn hơn so với ống gió vì vậy tiết kiệm đợc nguyên vật liệu;

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

+ ít phải bảo dỡng sửa chữa, năng suất lạnh gần nh không bị hạn chế

Một số nhợc điểm của hệ thống:

+ Cần phải bố trí hệ thống lấy gió tơi cho các FCU;

+ Vấn đề cách nhiệt đờng ống nớc lạnh và cả khay nớc ngng khá phức tạp đặc biệt do

đọng ẩm vì độ ẩm ở Việt Nam khá cao;

+ Lắp đặt hệ thống khó khăn;

+ Đòi hỏi công nhân vận hành lành nghề;

+ Cần định kỳ sửa chữa, bảo dỡng máy lạnh và các dàn FCU

Hiện nay đối với công trình lớn và hiện đại ngời ta thờng sử dụng VRVII hoặc hệ thống

Điều hòa Trung tâm nớc Việc sử dụng hệ thống nào còn phụ thuộc vào yêu cầu chất lợng

của chủ đầu t cũng nh kinh phí ban đầu, liên quan đến bài toán kinh tế – kỹ thuật Sau đây

Hệ thống điều hoà không khí

kiểu VRV III

đến hàng ngàn kW

2 Phơng án kiến trúc

- Hệ thống điều hoà không khí trung tâm cần nhiều diện tích sử dụng để bố trí phòng máy, phòng bơm và phòng điều khiển trung tâm Nếu là hệ thống điều hoà trung tâm giải nhiệt nớc thì

cần diện tích lớn cho bơm nớc lạnh và bơm nớc giải nhiệt Cần diện tích mái cho hệ thống tháp giải nhiệt

- Việc bố trí các đờng ống nớc sẽgặp khó khăn, dễ ảnh hởng đến các hệ thống khác

- Không cần nhiều diện tích để

bố trí thiết bị Các dàn giải nhiệt chỉ cần bố trí trên mái, ít ảnh h-ởng đến các các hệ thống khác

đ Thời gian thi công lâu, dễ ảnh hởng đến tiến độ công trình

- Hệ thống đơn giản dễ lắp đặt, thi công nhanh, khi thi công không ảnh hởng đến các hạng mục khác

4 Kiểu dáng kiến trúc

- Không có nhiều sự lựa chọn cho các kiểu dáng dàn lạnh Các dàn lạnh có kiểu dáng đơn giản, không phù hợp với công trình có tính chất hiện đại

- Các dàn lạnh có hình thức mẫu mã đẹp, phong phú Có thể lựa chọn đợc nhiều kiểu dàn lạnh cho phù hợp với công trình

5 Quá trình vận hành

- Hệ thống vận hành phức tạp

Luôn phải có một bộ phận trực vận hành hệ thống

- Hầu hết các toà nhà văn phòng chỉ chạy máy trong giờ hành chính, nên các phòng nào thờng làm việc cả ngoài giờ hành chính(giám đốc, thông tin liên lạc…) phải lắp riêng thêm hệ cục bộ rấtbất tiện

- Khi hệ thống vận hành có sự cốthì phải dừng toàn bộ hệ thống

để sửa chữa bảo dỡng

- Vận hành đơn giản, vì khả năng

tự động hoá cao nên có khẳ năng hoạt động hoàn toàn tự động

- Thuận tiện hơn nhiều vì có thể

sử dụng 24/24h với bất kỳ % tải lạnh nào, ở bất kỳ phòng nào

- Khi hệ thống có sự cố ở bộ phận nào thì chỉ cần kiểm tra bảodỡng ở bộ phận đó, hệ thống vẫn hoạt động bình thòng

6 Khă năng mở rộng

công suất

Không có khả năng mở rộng công suất vì sẽ phải thay đổi lại toàn bộ hệ đờng ống nớc

Có khả năng mở rộng công suất bất kỳ

7 Sởi ấm mùa đông

Hệ TTN giải nhiệt nớc không cókhả năng sởi ấm bằng bơm nhiệt

mà phải dùng dàn sởi điện trở hoặc nồi hơi Chỉ có hệ TTN giảinhiệt gió mới có thể sởi ấm bằngbơm nhiệt

Sởi ấm mùa đông dễ dàng với loại máy 2 chiều bơm nhiệt, giá máy hầu nh không đắt lắm

8 Tổn thất do quán tính

nhiệt

Tổn thất quán tính nhiệt rất lớn nếu sử dụng cho toà nhà văn phòng làm việc theo giờ hành chính, vì mỗi lần khởi động lại máy sau một thời gian dừng dài phải mất một thời gian mới có thể sử dụng đợc

Hệ VRV làm lạnh trực tiếp bằng

ga lạnh nên tổn thất do quán tính nhiệt là bằng 0

III Chỉ tiêu kinh tế

- Chi phí lắp đặt lớn Suất đầu t ban đầu lớn

- Chi phí vận hành cao do tiêu thụ điện năng lớn

- Không có khả năng tính tiền

điện riêng biệt

- Hệ thống cần có một bộ phận vận hành và bảo dỡng sửa chữa

- Suất đầu t ban đầu lớn

- Chi phí vận hành nhỏ do hệ thống có dải điều chỉnh tiêu thụ công suất lớn (từ 10% đến 100

%), tiêu tốn điện năng thấp hơn

- Có khả năng tính tiền điện riêng biệt

- Hệ thống vận hành đơn giản nên không đòi hỏi phải có một

bộ phận kỹ thuật vận hành máy

Chơng ii phân tích công trình và lựa chọn

thông số tính toán2.1 Giới thiệu về công trình

Công trình TTĐHBCVT Hà Tĩnh với chức năng hoạt động trong lĩnh vực bu chính Cấutrúc của tòa nhà gồm 8 tầng, tạo thành một khối thống nhất từ tầng hầm tới tầng mái Cụthể:

a Mặt bằng tầng hầm (Độ cao: -3,6 m)

Là tầng hầm nên có cầu thang dốc đi xuống, ở giữa là lối ra vào Bao gồm: khu vực để

xe của nhân viên, của khách, gara bu chính, 1 phòng vệ sinh, khu vực trạm điện và cungcấp năng lợng cho tòa nhà Ngoài ra, có 1 phòng giành cho nhân viên bảo vệ và cầu thangthông tầng

b Mặt bằng tầng 1 (Độ cao: 0,0 m)

Ra vào tầng hầm có thể đi từ dới tầng hầm lên hoặc 2 cửa hớng Đông – Tây thông vớibên ngoài Tầng 1 gồm có 2 phòng lớn, mỗi phòng có thể chia ra làm 3 phòng nhỏ giữ chứcnăng phục vụ (giao nhận th tín, bu phẩm, chuyển phát nhanh )

Nh vậy, tòa nhà TTĐHBCVT – Hà Tĩnh có chiều cao tổng là 26 m Từ tầng 1 đến tầng

6 mỗi tầng có 6 phòng chính có thể là phòng làm việc, phòng thông tin, phòng tiếp khách Ngoài ra, tại mỗi tầng còn có 1 nhà vệ sinh, 1 cầu thang thông tầng và đại sảnh Tại đạisảnh thờng có chậu cảnh, bàn ghế, bình đun nớc nóng để nhân viên và khách nghỉ ngơi,

th giãn Các phòng của công trình đều có trần giả, chiều dày trần giả là 600 mm, kết cấutrần sẽ đợc trình bày rõ ở phần sau.

Nh chúng ta đã biết, khí hậu Việt Nam nóng ẩm, ma nhiều Đặc biệt công trình đặt tạithị xã Hà Tĩnh, là nơi chịu ảnh hởng của gió Lào có đặc điểm khô và nóng Vì vậy, để nângcao đợc hiệu quả làm việc cũng nh đảm bảo điều kiện tiện nghi cho nhân viên thì việc lắp

+ Lợng không khí tơi cần đảm bảo 20 m3/h.ngời;

+ Không khí tuần hoàn trong nhà phải thông thoáng, bố trí quạt thải trên nóc, tránhhiện tợng không khí từ các khu vệ sinh lan ra hành lang vào phòng;

+ Thiết kế hành lang, đại sảnh làm phòng đệm để tránh hiện tợng sốc nhiệt;

+ hệ thống ĐHKK có khả năng điều chỉnh năng suất lạnh và sởi nhằm tiết kiệm điệnnăng và giảm chi phí vận hành;

+ Các thiết bị của hệ thống cần có độ tin cậy cao, vận hành tin cậy, đảm bảo mỹ quancho công trình

Dựa vào đặc điểm cấu trúc công trình và yêu cầu của nhà đầu t ta có bảng 2.1 thống kê

2.2.1 Chọn cấp điều hòa

Theo TCVN 5687 – 1992, ĐHKK đợc chia làm 3 cấp nh sau:

+ Hệ thống ĐHKK cấp 1: duy trì đợc thông số trong nhà ở mọi phạm vi biến thiên nhiệt

ẩm ngoài trời cả về mùa hè (cực đại) và mùa đông (cực tiểu);

+ Hệ thống ĐHKK cấp 2: duy trì thông số trong nhà ở một phạm vi cho phép với mức

độ sai lệch không quá 200h một năm khi có biến thiên nhiệt độ và độ ẩm ngoài trời cực đại

Cấp ĐHKK đợc chọn dựa vào các yêu cầu sau:

+ Yêu cầu về sự quan trọng của ĐHKK đối với công trình;

+ Yêu cầu của chủ đầu t;

+ Khả năng vốn đầu t ban đầu

Điều hòa cấp 1 có u điểm là độ tin và tính chính xác cao nhng đòi hỏi chi phí rất lớn Vì

yêu cầu kỹ thuật nghiêm ngặt Ví dụ nh lăng chủ tịch Hồ Chí Minh, các phân xởng sảnxuất linh kiện điện tử, quang học, cơ khí chính xác, các phân xởng sản xuất thuốc hoặc dợcliệu đặc biệt quan trọng.

Điều hòa cấp 2 ứng dụng trong công trình ít quan trọng hơn: khách sạn 5 sao, bệnh việnQuốc tế, nhà Quốc hội

Điều hòa cấp 3 tuy có độ tin cậy không cao nhng chi phí đầu t thấp nên đợc sử dụngtrong các công trình dân dụng, nơi công cộng: nhà hát, rạp chiếu phim, khách sạn, nhàhàng, bệnh viện, siêu thị, văn phòng, công sở Qua phân tích đặc điểm công trình Nhàtrung tâm điều hành BCVT bu điện tỉnh Hà Tĩnh, ta chọn ĐHKK cấp 3 bởi lý do sau:+ Đây là một công trình mang tính công cộng, không đòi hỏi nghiêm ngặt về chế độnhiệt ẩm, số lợng ngời trong công trình thờng xuyên thay đổi vì vậy việc duy trì chính xáccác thông số nhiệt ẩm trong nhà với mọi phạm vi nhiệt độ ngoài trời là rất khó

+ Là công trình phục vụ công việc trong giờ hành chính, vì vậy nhu cầu dùng điều hoà làkhông thờng xuyên Nếu lựa chọn hệ thống điều hoà cấp 1 hoặc cấp 2 thì chi phí đầu t , lắp

đặt và vận hành hệ thống là rất lớn, sẽ trở nên rất lãng phí so với mức độ quan trọng củacông trình

2.2.2 Chọn thông số tính toán trong nhà

Thông số tính toán trong nhà: nhiệt độ (tT) và độ ẩm (ϕT) đợc lựa chọn tùy vào yêu cầu

công nghệ hay tiện nghi, có xét đến tính kinh tế Đối với các công trình công cộng: vănphòng, hội trờng, nhà văn hóa, công sở, rạp chiếu phim thông số tính toán đợc chọn theoyêu cầu vệ sinh, nếu điều kiện cho phép nên chọn theo yêu cầu tiện nghi

Công trình thiết kế đợc đặt ở thị xã Hà Tĩnh, khí hậu trong năm đợc chia làm 2 mùa:mùa đông và mùa hè Thông số tính toán sẽ đợc chọn theo từng mùa

Thông số tính toán trong nhà đợc lựa chọn dựa vào TCVN 5687 – 1992 Tuy nhiên, cácphòng có công năng và trạng thái lao động khác nhau thì thông số trạng thái là khác nhau

Đối với hành lang hoặc không gian đệm sử dụng với mục đích để đảm bảo sức khỏe, tránhgây hiện tợng sốc nhiệt thì nhiệt độ đợc chọn sai khác một chút so với phòng chức năng.Theo TCVN 5687 – 1992 [1] các thông số vi khí hậu tối u thích ứng với các trạng thái lao

động khác nhau của con ngời đợc cho trong bảng 2.2 Trong đó: t - nhiệt độ, ϕ- độ ẩm

Lao động vừa 20 ữ 22 0,3 ữ 0,5 23 ữ 26 0,7 ữ 1,0Lao động nặng 18 ữ 20 0,3 ữ 0,5 22 ữ 25 0,7 ữ 1,5

2.2.3 Chọn các thông số tính toán ngoài trời

Thông số tính toán ngoài trời tN và đợc chọn theo tiêu chuẩn Việt Nam TCVN 4088 –

1985 và TCVN 5687 – 1992 [1] Đối với hệ thống điều hoà không khí cấp 3 trạng tháikhông khí ngoài trời đợc chọn nh sau:

Mùa hè :

+ Nhiệt độ ngoài trời đợc chọn là ttb max chính là nhiệt độ trung bình của tháng nóng nhất;+ Độ ẩm ngoài trời đợc chọn là ϕ 13 ữ 15 chính là độ ẩm lúc 13 ữ 15 h của tháng nóngnhất

Mùa đông:

+ Nhiệt độ ngoài trời đợc chọn là ttb min chính là nhiệt độ trung bình của tháng lạnh nhất; + Độ ẩm ngoài trời đợc chọn là chính là độ ẩm lúc 13 ữ 15 h của tháng lạnh nhất

Theo bảng 1.8 [1] thông số tính toán ngoài trời ở khu vực Hà Tĩnh đợc chọn nh sau:

Bảng 2.4 Thông số tính toán ngoài trời

Không gian Mùa

Thông sốNhiệt độ, 0C Độ ẩm, % Entanpy

kJ/kg

Độ chứa ẩmg/kgNgoài trời Mùa đôngMùa hè 33,915,7 5976 85,837,5 20,38,5

Không gian Mùa

Thông sốNhiệt độ,0C Độ ẩm, % Entanpy

kJ/kg

Độ chứa ẩmg/kgTrong nhà HèĐông 2520 6565 57,944,1 12,99,5 Không gian

đệm

Chơng iii tính toán cân bằng nhiệt

Đây là chơng rất quan trọng trong các khâu tính toán thiết kế hệ thống ĐHKK chomột công trình Trong chơng này ta sẽ tập trung tính toán lợng ẩm thừa WT và nhiệt thừa

QT Từ đó, xác định đờng tia quá trình, kiểm tra hiện tợng đọng sơng, đọng ẩm trên vách Hiện nay có rất nhiều phơng án tính toán cân bằng nhiệt ẩm khác nhau nhng có hai ph-

ơng pháp hay dùng là phơng pháp truyền thống và phơng pháp Carrier Phần tính toán cânbằng nhiệt ẩm ở đây đợc thực hiện theo phơng pháp truyền thống

Dựa vào phần phân tích đặc điểm kết cấu công trình, yêu cầu của chủ đầu t và bản vẽmặt bằng xây dựng ta có:

- Nhiệt của tầng 1, tầng 2, tầng 6, tầng 7 tính riêng cho từng tầng;

- Nhiệt từ tầng 3 đến tầng 5 chỉ tính cho một tầng, 2 tầng còn lại lấy kết quả tơng tự,

do có cấu trúc xây dựng và yêu cầu công năng giống nhau

3.1 Tính cân bằng nhiệt

Theo phơng pháp truyền thống, nguồn nhiệt thừa bao gồm:

- Nhiệt tỏa từ tất cả các nguồn trong phòng;

- Nhiệt thẩm thấu qua các kết cấu bao che do chênh lệch nhiệt độ

Theo công thức (3.1) [1] ta có phơng trình cân bằng nhiệt tổng quát:

QT = Qtoả + Qtt

QT – nhiệt thừa trong phòng, W;

Qtoả – nhiệt toả ra trong phòng, W ;

Qtt – nhiệt thẩm thấu từ ngoài vào qua kết cấu bao che do chênh lệch nhiệt độ, W + QT > 0 : nhiệt thừa;

+ QT < 0 : nhiệt thiếu

3.1.1 Tính toán nhiệt tỏa

Qtoả = Q1 + Q2 + Q3 + Q4 + Q5 + Q6 + Q7 + Q8, WTrong đó:

Q1 – nhiệt toả ra từ máy móc;

Q2 – nhiệt toả ra từ đèn chiếu sáng;

Q3 – nhiệt toả ra từ ngời;

Q4 – nhiệt toả ra từ bán thành phẩm;

Q5 – nhiệt toả ra từ bề mặt thiết bị trao đổi nhiệt;

Q6 – nhiệt toả ra do bức xạ mặt trời qua cửa kính;

Q7 – nhiệt toả ra do bức xạ mặt trời qua kết cấu bao che;

3.1.1.1 Nhiệt toả ra từ máy móc Q 1

Để tính đợc nhiệt tỏa ra từ máy móc ta cần xác định đợc công suất cơ điện của máy, coi

điện năng biến hoàn toàn thành nhiệt năng Nhiệt tỏa ra từ máy móc ở 2 mùa là nh nhau.Theo công thức (3.12) [1] ta có nhiệt tỏa ra từ máy móc:

Q1 = Nđc.Ktt.Kđt.(1

η - 1 + KT ), WTrong đó:

Nđc – công suất động cơ lắp đặt của máy, W;

Ktt – hệ số phụ tải;

Kđt – hệ số đồng thời;

KT – hệ số thải nhiệt;

η – hiệu suất làm việc thực của động cơ

Nh đã giới thiệu trong phần đặc điểm công trình, các phòng của tòa nhà chủ yếu làphòng làm việc nên máy móc chủ yếu là máy văn phòng: máy tính, máy in, quạt Đối vớimỗi phòng làm việc ta tính số ngời bằng số máy tính Cả phòng sẽ có một máy in Trênthực tế phòng chờ, phòng tiếp khách và phòng nghỉ ngơi số máy sẽ là rất ít, thậm chí làkhông có nhng để tính dự phòng ta vẫn tuân thủ quy định trên

Máy tính, máy in là một thiết bị điện tử nên lợng nhiệt thải ra có thể lấy đúng bằng côngsuất điện tử của mỗi máy Vì vậy, các hệ số phụ tải Ktt, hệ số thải nhiệt Kt, và hiệu suất làmviệc thực của động cơ η đều lấy bằng 1 Mặt khác, do máy tính tại các công sở lấy bằng 1.Công suất của một máy tính là 250 W, công suất của máy in là 100W Nh vậy nhiệt tỏa

ra do máy tính ở từng phòng đợc xác định theo công thc cụ thể sau:

Q1 = n 250 +100, WVới n là số ngời trong phòng dùng điều hòa

Ví dụ tính toán cho phòng cụ thể:

+ Phòng 1 tầng 1 có diện tích sử dụng là 51 m2, có 6 máy tính và một máy in Nhiệt tỏa

3.1.1.2 Nhiệt toả ra từ đèn chiếu sáng Q 2

Theo công thức (3.13) [1], nhiệt toả ra từ đèn chiếu sáng đợc xác định nh sau:

Q2 = Ncs, W

Ncs – tổng công suất của tất cả các đèn chiếu sáng, W Ncs thờng đợc tính theo tiêuchuẩn chiếu sáng

Tòa nhà TTĐHBCVT bao gồm chủ yếu là các phòng làm việc, văn phòng nên nhiệt tỏa

do đèn chiếu sáng có thể tính theo mét vuông sàn Theo yêu cầu của nhà đầu t và t vấn thìcông suất chiếu sáng trên mỗi mét vuông sàn là 12 W/m2, tính giống nhau cho cả 2 mùa

2

Q = A.F , WTrong đó:

+ F: diện tích sàn, m2;

+ A: năng suất chiếu sáng trên mỗi m2 sàn, W/m2. Ta lấy A = 12 W/m2..

Ví dụ tính toán cho phòng cụ thể:

+ Phòng 1 tầng 1 có diện tích sử dụng là 51 m2 Nhiệt tỏa ra do các nguồn sáng nhântạo là: Q211 = 12 51 = 612 W

+ Phòng 3 tầng 5 có diện tích sử dụng là 47 m2 Nhiệt tỏa ra do do các nguồn sáng nhântạo là: Q253 = 12 47 = 564 W

Dựa vào số liệu của bảng 2.1, kết quả tính Q2 của các phòng còn lại của các tầng đợctổng hợp nh trong bảng 3.2 nh sau:

Bảng 3.2 Nhiệt toả từ đèn chiếu sáng, Q2, W

Q2(W): nhiệt tỏa do đèn chiếu sáng

Nh vậy, nhiệt tỏa ra từ các nguồn sáng nhân tạo của tất cả các phòng ở các tầng là:

Q2 = 18770 W

3.1.1.3 Nhiệt toả ra từ ngời Q 3

Nhiệt toả ra từ ngời thay đổi theo điều kiện vi khí hậu, cờng độ lao động và thể trạngcũng nh giới tính Nhiệt độ không khí xung quanh càng thấp, nhiệt toả càng nhiều Ngờicàng to béo vạm vỡ, nhiệt toả ra càng nhiều và nói chung nhiệt toả của nam giới lớn hơncủa nữ giới

Nhiệt tỏa từ ngời ra môi trờng gồm nhiệt ẩn (bay hơi nớc) và nhiệt hiện (do đối lu vàbức xạ) Nhiệt tỏa ra từ ngời ở mùa đông và mùa hè là khác nhau Nhệt toả ra từ ngời đợctính theo công thức (3.15) [1] nh sau:

3

Q = n q, WTrong dó:

n – số ngời làm việc trong phòng;

q – nhiệt toả ra từ một ngời , W/ ngời

Q3 đợc xác định theo bảng 3.1 [1], giá trị q ở đây là của ngời đàn ông trởng thành, còn

đối với phụ nữ thì lấy bằng 85% trị số trong bảng này Để bù vào sai số và tính dự trữ cũng

nh thuận tiên trong quá trình tính toán ta coi toàn bộ số ngời trong tòa nhà là nam

Ví dụ tính toán cho phòng cụ thể:

+ Phòng 1 tầng 1 có diện tích sử dụng là 51 m2, có 6 ngời Nhiệt tỏa ra do ngời là:

Q311, hè = 170 6 = 1020 W

Q311, đông = 175 6 = 1050 W+ Phòng 3 tầng 5 có diện tích sử dụng là 47 m2,có 6 ngời Nhiệt tỏa ra do ngời là:

Q353,hè = 6.170 = 1020 W

Q353,đông = 6.175 = 1050 WDựa vào số liệu của bảng 2.1, kết quả tính Q3 của các phòng còn lại của các tầng đợctổng hợp nh trong bảng 3.3 và bảng3.4

Bảng 3.3 Nhiệt tỏa do ngời mùa hè, Q3, W

Q3(W): nhiệt tỏa do ngời, mùa hè

Bảng 3.4 Nhiệt tỏa do ngời mùa đông, Q3, W

Q3(W): nhiệt tỏa do ngời, mùa đông

+ G4: khối lợng bán thành phẩm đa vào, kg/s;

+ Cp : nhiệt dung riêng khối lợng của bán thành phẩm, kJ/kg.K;

+ t2, t1: nhiệt độ vào và ra của bán thành phẩm, 0C;

+ W4: lợng ẩm tỏa ra hoặc ngng tụ vào bán thành phẩm;

+ r: nhiệt ẩn hóa hơi của nớc, r = 2442 kJ/kg (ở 250C)

Nh vậy, Q4 cũng gồm 2 thành phần: nhiệt ẩn và nhiệt hiện Nhiệt tỏa ra từ bán thànhphẩm thờng tính ở phân xởng sản xuất và chế biến chè, thuốc lá, sợi dệt… chủ yếu là trong

điều hòa công nghệ Với đặc điểm công trình là hoạt động trong lĩnh vực bu điện, các sảnphẩm chủ yếu là bu phẩm (th từ, bu phẩm…) nên ta có thể coi: Q4 =0.

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

Nhiệt toả từ thiết bị trao đổi nhiệt đợc xác định theo công thức (3.17) [1]

Q5 = αtb Ftb.(ttb – tT), WTrong đó:

+ αtb: hệ số toả nhiệt do đối lu và bức xạ từ thiết bị trao đổi nhiệt, W/m2.K;+ Ftb: diện tích bề mặt thiết bị trao đổi nhiệt, m2;

+ ttb – tT: hiệu nhiệt độ bề mặt thiết bị trao đổi nhiệt và nhiệt độ trong phòng, K Khi trong phòng có đặt các thiết bị trao đổi nhiệt, các đờng ống dẫn môi chất có nhiệt

độ làm việc khác với không gian điều hòa Lúc đó, sẽ có một lợng nhiệt tỏa ra hoặc thu vào

từ bề mặt các thiết bị trao đổi nhiệt Trong các phòng làm việc, phòng nghỉ ngơi, phòng tiếpkhách đều không có thiết bị trao đổi nhiệt Chính vì vậy ta có thể coi:

5

Q = 0

3.1.1.6 Nhiệt toả do bức xạ mặt trời qua cửa kính Q 6

Nhiệt toả ra do bức xạ mặt trời qua cửa kính phụ thuộc vào nhiều yếu tố, đó là:

- Trực xạ hoặc tán xạ bầu trời, sơng mù, bụi khói và mây;

- Cờng độ bức xạ mặt trời tại địa phơng;

- Thời gian quan sát để tính toán (góc làm bởi trực xạ và mặt kính);

- Kiểu cửa sổ, vật liệu làm cửa sổ, trạng thái đóng hoặc mở;

+ Isđ cờng độ bức xạ mặt trời lên mặt đứng, phụ thuộc hớng địa lý,W/m2.

Khi tính toán ta tính cho thời điểm nóng nhất trong ngày, của tháng nóng nhất đó là lúc

8 đến 9 giờ và 15 đến 16 giờ tháng 7 hoặc tháng 8

Theo bảng 3.3 [1] ta có

- Hớng Đông/ Tây Isđ = 590 W/m2

- Hớng Bắc Isđ = 143 W/m2

+ Fk: diện tích cửa kính chịu bức xạ tại thời điểm tính toán, m2;

+ τ1: hệ số trong suốt của kính, với kính một lớp τ1 = 0,9;

+ τ2: hệ số bám bẩn,với kính một lớp đặt đứng τ2 = 0,8;

+ τ3: hệ số khúc xạ, với kính một lớp khung kim loại τ3 = 0,75;

+ τ4: hệ số tán xạ do che chắn, với kính có rèm che trong τ4 = 0,6

Do toàn bộ toà nhà đều trang bị cùng một loại cửa kính một lớp đặt đứng, khung kimloại và có rèm che trong nên có thể lấy chung một giá trị :

τ = τ1 τ2 τ3 τ4 = 0,9 0,8 0,75 0,6 = 0,324

Do lợng nhiệt bức xạ qua cửa kính này phụ thuộc vào diện tích kính, hớng địa lý, thờigian bức xạ trong ngày nên ở đây ta tính tại hai thời điểm có cờng độ bức xạ lớn nhất trongngày là lúc 8 đến 9 giờ sáng là hớng Đông và kết thúc vào 12h tra và lúc 15 đến 16 giờchiều là hớng tây Khi mặt trời quay về hớng Bắc thì kính hầu nh không nhận trực tiếp bứcxạ từ mặt trời, nếu là hớng Nam thì bức xạ rất hạn chế Vì đây là hai thời gian khác nhautrong ngày nên khi tính tổng nhiệt thừa ta tính theo giá trị lớn hơn Đó chính là nhiệt bức xạtheo hớng Đông - Tây

Ví dụ tính toán cho phòng cụ thể:

- Phòng 3 tầng 1 có diện tích kính hớng Đông – Tây là 7,5 m2, nhiệt tỏa do bức xạcủa phòng là: 13

Nh vậy, nhiệt tỏa ra do bức xạ qua kính là: Q6 = 45878,4 W.

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

Bức xạ mặt trời chiếu vào phòng làm kết cấu bao che nóng lên hơn mức bình thờng ở

đây chủ yếu tính cho mái Còn nhiệt tỏa qua vách ta đã tính vào trong Q6 bởi vách tờng baovới môi trờng bên ngoài chủ yếu là kính, nhiệt tỏa ra cho chênh lệch nhiệt độ trong vàngoài tính theo Qtt

Nhiệt toả do bức xạ mặt trời qua mái phụ thuộc vào nhiều yếu tố và đợc xác định theocông thức (3.19) [1]

Q7 = Cs.Ks.sinh.cosθ.F.εs.k/αN.sin(h+as), W Trong đó:

+ Cs = 1360 (W/m2): là hằng số bức xạ mặt trời;

+ Ks: là hệ số phụ thuộc vào mùa trong năm, mùa hè Ks = 0,97 ,mùa đông Ks = 1;

+ h, θ: tơng ứng là góc phơng vị mặt trời , độ;

+ F: diện tích bề mặt nhận bức xạ , m2;

+ εs: hệ số hấp thụ bức xạ mặt trời của bề mặt nhận bức xạ;

+ k: hệ số truyền nhiệt qua kết cấu bao che tính với ∆t bao che bình thờng, W/m2.K;+ αN: hệ số toả nhiệt từ bề mặt bao che tới không khí ngoài trời, W/m2.K

Khu vực Hà Nội và các tỉnh có cùng vĩ độ (Hà Tĩnh) có góc cao mặt trời lúc 12 giờ tra

là khoảng 91027’, góc phơng vị đối với mặt ngang là θ = 00, đối với mặt đứng θ = 900 ; hệ

số as = 0,3 ữ 0,54 Khi đó Q7 có thể tính gần đúng theo công thức (3.20) [1]

Q7 = 0,055.k.F εs.Is, W Trong đó:

+ Is : là cờng độ bức xạ mặt trời theo phơng ngang, tra bảng 3.3 [1] ta có:

Is = 928 (W/m2.K)

+ εs = 0,7 theo bảng 4.10 [1];

+ k =

N i

i

1λ

δΣα

1

1

++

+ αT = 10 W/m2.K, theo [1] : hệ số tỏa nhiệt không khí trong nhà với mặt trongcủa lớp trần giả, phụ thuộc vào kiểu tiếp xúc;

+ αN = 20 W/m2.K, theo [1]: hệ số tỏa nhiệt giữa không khí bên ngoài trời với mặtngoài của vách là lớp bê tông, phụ thuộc vào kiểu tiếp xúc;

+δi,λi: là bề dày và hệ số dẫn nhiệt của các lớp vật liệu xây dựng kết cấu baoche

Mái của tòa nhà đợc tính cho các phòng R1, R3, R4, R6 ở tầng 6 và 2 phòng kỹ thuật ởtầng 7 Kết cấu của mái đợc thể hiện trên hình 3.1:

tN

tW2

tW1

tT

329,33λ

δα

012,010

1(q25)

1(qt

tw

3

3 T T

1

+ 0,63.(32 – 26,60) 6 2

) 10 98 , 15 (

1 581 , 0

6 , 0 55 , 1

1 , 0 10

1

+ +

Theo ph¬ng tr×nh truyÒn nhiÖt qua v¸ch ph¼ng:

+

−

=+

−

=

+

1798,0

75,155,1

1,0201

15,329,33λ

δα

1 N

9,733 W/m2

23,0

012,010

1(q25)λ

δα

1q(

t

tw

3

3 T T

2 = + + = + + = 25 +9,733.0,052 = 26,48 0C

⇒ tf =

2

48,2615,322

tw

tw1+ 2 = +

= 29,34 0CTheo PL10.[1], néi suy ta cã c¸c th«ng sè vËt lý cña kh«ng khÝ:

9,81.273+129,34 0,63.(32,15 – 26,48) 6 2

) 10 99 , 15 (

1 587 , 0

6 , 0 55 , 1

1 , 0 10

1

+ +

−

=

+

1798,0

6,155,1

1,0201

3,329,331

twt

q

1

1 N

1 N

λ

δα

8,898 W/m2

23,0

012,010

1(q25)

1(qt

tw

3

3 T T

λδ

α = 25 +8,898.0,052 = 26,35 0C

⇒ tf =

2

35,263,322

tw

tw1+ 2 = +

= 29,32 0CTheo PL10.[1], néi suy ta cã c¸c th«ng sè vËt lý cña kh«ng khÝ:

9,81.273+129,32 0,63.(32,3 – 26,35) 6 2

) 10 98 , 15 (

1 593 , 0

6 , 0 55 , 1

1 , 0 10

1

+ +

−

=

+

1798,0

45,155,1

1,0201

45,329,331

twt

q

1

1 N

1 N

λ

δα

8,064 W/m2

23,0

012,010

1(q25)

1(qt

tw

3

3 T T

1 598 , 0

6 , 0 55 , 1

1 , 0 10

1

+ +

07 , 8 064 , 8 q

' q q q q

∆

0,07%

Vậy nhiệt độ trung bình của lớp không khí là 29,33 0C, hệ số dẫn nhiệt của lớp khôngkhí là : λ2 = 0,598 W/m.K

Hệ số truyền nhiệt qua trần là: ktrần = 0,905 W/m2.K

Ví dụ tính toán cho phòng cụ thể:

+ Phòng 1 tầng 6 có diện tích là F = 42m2 Nhiệt tỏa ra do bức xạ qua mái:

Kết quả tính Q7 của các phòng còn lại của các tầng đợc tổng hợp trong bảng 3.6

Bảng 3.6 Nhiệt toả do bức xạ mặt trời qua kết cấu bao che, Q7, W

(m2)

k(W/m2.K) ε Is

3.1.1.8 Nhiệt toả do rò lọt không khí qua cửa, Q 8

Khi có chênh lệch nhiệt độ và áp suất giữa trong nhà và ngoài trời thì xuất hiện mộtdòng không khí rò lọt qua cửa mở hoặc qua khe cửa Mùa hè, không khí lạnh đi ra ở phía d-

ới, không khí nóng ẩm đi vào phòng phía trên Mùa đông ngợc lại, không khí lạnh vàophòng phía dới và ra ở phía trên Sự rò lọt không khí này luôn mang theo tổn thất nhiệt mùa

đông và lạnh vào mùa hè Đối với các buồng điều hoà không có quạt thông gió, sự rò lọtnày với mức độ nào đó là cần thiết vì nó cung cấp dỡng khí cho những ngời trong phòng

Đối với các buồng có cung cấp gió tơi thì cần phải hạn chế kiểm soát đến mức thấp nhất đểtránh tổn thất nhiệt và lạnh

Nhiệt toả do rò lọt không khí qua cửa đợc tính theo biểu thức (3.22) [1] nh sau:

8

Q = G (I8 N – IT), WTrong đó:

+ IN, IT: Entanpy của không khí trong nhà và ngoài trời, kJ/kg;

Theo bảng tổng kết bảng 2.3 và 2.4 ta có entanpi của không khí ở trong nhà, ngoài trời

và hành lang nh sau:

Bảng 3.7 Thông số entanpi của các không gian phòng

Do trong nhà không có cửa sổ mà chỉ làm vách kính (hoặc tờng bao) nên lợng không khí

rò lọt ra ngoài môi trờng qua cửa kính là rất nhỏ nên có thể bỏ qua ở đây chỉ tính cho lợngkhông khí rò lọt từ không gian đệm vào phòng qua cửa đi Riêng tầng 7 có 2 phòng kỹthuật có cửa tiếp xúc trực tiếp với môi trờng bên ngoài lên lợng không khí rò lọt tính từngoài trời vào phòng Nhiệt tỏa Q8 đối với các mùa khác nhau là khác nhau

Ví dụ tính toán cho phòng cụ thể:

* Phòng 1 tầng 1 có diện tích F11 = 51m2, chiều cao h = 3 m

Kết quả tính nhiệt tỏa của công trình:

- Nhiệt tỏa của công trình tính cho mùa hè:

Qtỏa,hè = Q1 + Q2 + Q3 + Q4 + Q5 + Q6 + Q7 + Q8, W;

- Nhiệt tỏa của công trình tính cho mùa đông:

Qtỏa,đông = Q1 + Q2 + Q3 + Q4 + Q5 + Q8, W

Dựa vào kết quả từ bảng 3.1 đến bảng 3.9 ta đợc kết quả sau:

Bảng 3.10 Nhiệt tỏa mùa hè, Qtỏa, W

Nhiệt tỏa mùa hè, Qtỏa(W)

Nhiệt tỏa mùa hè của công trình: Qtỏa = 194511,6 W.

Bảng 3.11 Nhiệt tỏa mùa đông, Qtỏa, W

Nhiệt tỏa mùa đông của công trình Qtỏa = 90064,76 W.

Bảng 3.12 Nhiệt tỏa mùa hè, mùa đông, Q tỏa , W

3.1.2 Tính nhiệt thẩm thấu qua kết cấu bao che Q tt ,W

Nhiệt thẩm thấu qua kết cấu bao che do chênh lệch nhiệt độ bên ngoài và bên trong nhà

Có nhiều phơng pháp tính truyền nhiệt qua kết cấu bao che:

+ Tính nhiệt truyền qua bao che trong điều kiện không có nắng (bức xạ mặt trời đã tínhvào phần nhiệt tỏa) Phơng pháp này tính theo giá trị trung bình trong ngày, trong tháng,trong năm Ưu điểm của phơng pháp này là đơn giản, khá chính xác, đặc biệt đối với 1

ĐHKK làm việc 24/24h

+ Tính nhiệt truyền qua bao che khi có nắng Công thức tính cho mùa hè và mùa đông

là khác nhau (mùa đông không tính bức xạ mặt trời) Ưu điểm của phơng pháp này là cho

Nhiệt tỏa mùa đông,Qtỏa(W)