Chuong IV - TÍNH TOÁN CHỌN HỆ THỐNG WATER CHILLER

Máy nén lạnh là một bộ phận rất quan trọng trong hệ thống lạnh có sử dụng máy nén hơi

4.1 Tính chọn máy nén

4.1.1 Phân loại và chọn máy nén

Máy nén lạnh là một bộ phận rất quan trọng trong hệ thống lạnh có sử dụng máy nén hơi Trong hệ thống đó, máy nén lạnh có nhiệm vụ là hút hơi tác nhân lạnh từ bình bốc hơi có áp suất thấp p0, nhằm duy trì áp suất không đổi trong bình bốc hơi và nén hơi đến áp suất ngưng tụ pk trong bình ngưng tụ

Tác nhân lạnh thực hiện chu trình khép kín thông qua sự hoạt động có máy nén làm cho tác nhân lạnh có khả năng thu nhiệt ở nguồn lạnh và nhả nhiệt ở nguồn ấm Hình 4.1 trình bày sơ đồ chu trình hoạt động của máy lạnh

Hình 4.1

Ngoài tính chất quan trọng trên của máy nén thì vấn đề chất lượng, năng suất và

độ tin cậy của máy nén cũng ảnh hưởng đến chất lượng, năng suất của hệ thống lạnh

TÍNH TOÁN CHỌN HỆ

THỐNG WATER CHILLER

Chương

IV

Người ta phân loại thiết bị máy nén khi chủ yếu theo áp suất nén cao hay thấp, căn cứ vào áp suất dư , điều kiện làm việc và chức năng để phân loại các thiết bị máy nén khí

Ngày nay, loại máy nén được sử dụng rộng rãi nhất là loại máy nén tạo ra áp suất cao bằng việc tiêu tốn công Loại này có phân thành nhiều chủng loại như máy nén tuabin, máy nén thể tích,…Nhưng trong luận văn này ta chỉ đi tìm hiểu và chọn lựa chủng loại máy nén thể tích

Chủng loại máy nén thể tích bao gồm loại máy nén piston, loại máy nén trục vít, loại máy nén rotor, loại máy nén xoắn ốc Máy nén thể tích hoạt động theo nguyên

lý làm việc như sau: dùng các cơ cấu cơ học để giảm thể tích của hơi tác nhân lạnh ở bên trong máy nén và tiêu hao đi một công, nâng áp suất của tác nhân lạnh từ giá trị

áp suất sôi lên đến giá trị áp suất ngưng tụ cần mong muốn Nhóm máy nén này tạo ra

áp suất lớn, khối lượng hơi nhỏ

Máy nén piston:

Nhược điểm của máy nén piston là gây ồn, các chi tiết chuyển động tính tiến nên kém theo lực quán tính lớn Do có xupap đầu hút và đầu đẩy nên tổn thất áp suất đầu hút và đầu đẩy lớn Tỉ số nén lại nhỏ, muốn có tỉ số nén co lại phải sử dụng máy nén có nhiều cấp nén

Máy nén piston có kích thước lớn, có năng suất lạnh từ nhỏ đến lớn Hình 4.2 là mô tả cấu tạo của máy nén piston

Hình 4.2

Máy nén trục vít:

Không có các chi tiết chuyển động tịnh tiến và các lực quán tính kèm theo nên độ ồn giảm xuống Chúng có độ tin cây cao, tốc độ quay nhanh từ 1500 đến

12000 vòng/phút nên kích thước máy nhỏ gọn Các tổn thất áp suất đầu đẩy và

đầu hút đều nhỏ vì không có xupap, không có hiện tượng va đập thủy lực Có thể làm việc với nhiều tác nhân lạnh khác nhau mà không cần phải thay đổi nhiều về cấu tạo, điều chỉnh công suất

Rất kinh tế nhờ sự thay đổi được tốc độ quay của máy nén linh hoạt, tỉ số nén không bị ảnh hưởng bỏi tốc độ quay Khả năng gây ồn ít hơn so với loại máy nén piston

Có khả năng điều chỉnh công suất linh hoạt, thuận lơi cho việc tự động hóa

hệ thống lạnh một cách tối ưu nhất và tiết kiệm điện nhất Hình 4.3 mô tả cấu tạo của máy nén trục vít

Hình 4.3

Máy nén rotor:

Loại này có kích thước và trọng lượng nhỏ hơn loại máy nén piston Cấu tạo không có xupap nên khả năng gây ồn là ít, giảm sự tổn thất áp suất ngay tại đầu hút hoặc xả và cân bằng tốt nên dễ bố trí

Do có ít chi tiết chuyển động nên độ tin cậy cao trong quá trình vận hành nhưng cũng có một vài chi tiêt rất dễ nhanh bị mòn trong quá trình làm việc Trong máy nén rotor, yêu cầu chủ yếu là độ chính ác trong chế tạo

Máy nén xoắn ốc:

Hình 4.4

Trong những năm gần đây thì người ta đã ứng dụng công nghệ máy nén xoắn ốc này vào rộng rãi trong các hệ thống điều hòa không khí nhỏ và trung

bình như các loại máy hai cục, cửa sổ, treo tường, ốp trần,…có công suất nhỏ hơn 10HP Hình 4.4 mô tả cấu tạo của máy nén xoắn ốc

Như hình vẽ thì phần chính máy nén được cấu tạo như hai cái đĩa, trên mỗi đĩa có vòng xoắn ốc, hai đĩa được úp với nhau nên hai vòng xoắn ốc đó được lồng vào nhau Đĩa trên thì cố định, dĩa dưới thì chuyển động quay lệch tâm so với đĩa trên

Kết luận:

Qua phân loại và phân tích trên thì cho ta thấy việc chọn máy nén cho hệ thống lạnh là hết sức quan trọng, nó phụ thuộc vào nhiều yếu tố như hiệu suất, năng suất làm việc, công suất có thể đáp ứng được, chi phí, giá thành, tuổi thọ, …

Từ đó dựa vào các tiêu chí nào chúng ta chọn loại máy nén trục vít là hoàn toàn hợp lý cho hệ thống lạnh lớn, phù hợp với việc tích hợp nó với các thiết bị khác để

tạo thành cụm máy làm lạnh nước Chiller có công suất lớn tới 500tấn lạnh

Mỗi Chiller sẽ có tải thiết kế là một phần ba tổng tải thiết của công trình Nếu một Chiller nào đó trục trặc, không tiếp tục làm việc được thì công suất của hai Chiller cò lại cũng có có thể tạm đủ để cung cấp phụ tải lạnh tạm thời cho công trình (ưu điểm hơn so với dùng 1 hay 2 Chiller)

Với 3 Chiller thì các cấp điều chỉnh tải của cụm Chiller sẽ dễ dàng hơn khi có

1 hay 2 Chiller, do đó sẽ tiết kiệm được năng lượng vận hành

Với 3 Chiller thì công suất máy nén sẽ nhỏ hơn và khi khởi động tuần tự sẽ ít gây ra hiện tượng sụt áp hơn

Tuy nhiên nếu dùng nhiều hơn 3 Chiller ( chẳng hạn 4 Chiller) thì có một số nhược điểm là giá thành cao, vận hành phức tạp hơn, bảo trì nhiều hơn, tốn nhiều không gian lắp đặt hơn,…

Như vậy ta dùng 3 Chiller cho hệ thống điều hòa không khí của công trình đang thiết kế là CR3.1 – A

4.1.3 Tính chọn máy nén

Tổn thất nhiệt tổng của tòa nhà là Q = 954tấnlạnh = 3354,264kW

Đề phòng sự cố ta chọn hệ thống gồm 3 tổ máy, mỗi tổ máy gồm có máy nén, bình ngưng, bình bay hơi, tháp giải nhiệt, bơm nước cho bình bay hơi và cho tháp giải nhiệt,…

Năng suất lạnh của một tổ máy:

Qdl = 3354,264/3 = 1118kW

Năng suất lạnh cần thiết của một tổ máy nén: theo [1, trang 437]

o Phụ tải nhiệt của máy nén:

QMN = (0,5 ÷ 0,75)Qdl = (559 ÷ 838,5)kW

Chọn QMN = 820,65kW

o Năng suất lạnh cần thiết của máy nén:

Q0 = 1,12.QMN = 1,12.820,65 = 919,13kW

Các thông số của máy nén: theo [1, trang 95]

1 Năng suất lạnh riêng (1kg R134a):

6 Hiệu suất hiệu dụng của máy nén (trục vít):

Theo đồ thị 5.42 tai liệu [1, trang 117] lấy theo R22 với tỉ số nén Pk/p0 = 3,32

Lấy ηtr =1 vì truyền động trực tiếp

9 Hệ số lạnh của chu trình (COP):

KCOP = Q0/Na = 919,13/167,55 = 5,48

10 Hệ số lạnh hiệu dụng:

Ke = Q0/Ne = 919,13/258,56 = 3,55

11 Phụ tải nhiệt bình ngưng:

Lượng dầu có thể xác định theo tài liệu [1, trang 90]:

Gd = G.gd Trong đó:

gd – lượng dầu tiêu hao trên 1kg tác nhân lạnh

Theo bảng 5.28 ở [1, trang 90] với Pk/p0 = 3,32 ta tra được:

gd = 0,9 suy ra Gd = 6,2752.0,9 = 5,64kg/s

Ngoài lượng dầu gd được đưa vào khoang làm việc của máy nén còn có một lượng dầu khác để bôi trơn ổ trục, chèn và piston cũng được đưa vào máy nén Vậy tổng lượng dầu cần thiết cho máy nén là :

Gd = 5,64.1,2 = 6,768kg/s

4.2 Chọn hệ thống Water Chiller cho công trình

4.2.1 Các thông số của máy nén, bình ngưng, bình bay hơi tước khi chọn cụm Water

Chiller

Các thông số cần để chọn máy nén

o Máy nén loại trục vít

o Số lượng: 3 cái

o Công nén đoạn nhiệt: Na = 167,55kW

o Công suất trên trục: N = 258,24kW

Cac thông sô cần để chọn bình ngưng tụ

o Loại nằm ngang

o Số lượng: 3 cái

o Phụ tải nhiệt bình ngưng: Qk = 1086,47kW

o Trong hệ thống ta sử dụng thiết bị ngưng tụ nằm ngang với chất giải nhiệt là nước chuyển động trong ống, còn môi chất lạnh cần ngưng tụ là R134a chuyển động bên ngoài ống

o Sử dụng ống đồng có cánh bên ngoài để chế tạo dàn trao đổi nhiệt

o Lưu lượng tác nhân lạnh qua bình ngưng: G = 6,2675kg/s

o Lưu lượng nước giải nhiệt qua bình ngưng: Gw = 52,07kg/s

o Nhiệt độ ngưng tụ: tk = 410C

o Nhiệt độ nước vào bình ngưng: t’ = 330C

o Nhiệt độ nước ra khỏi bình ngưng: t’’BN = 380C

Các thông số cần để chọn bình bay hơi

o Loại nằm ngang

o Số lượng: 3 cái

o Năng suất lạnh của mỗi Chiller là: Q0 = 919,13kW

o Trong hệ thống ta sử dụng thiết bị bay hơi nằm ngang với chất tải lạnh là nước chuyển động trong ống, còn môi chất lạnh cần bay hơi là R134a chuyển động bên ngoài ống

o Sử dụng ống đồng có cánh bên ngoài để chế tạo dàn trao đổi nhiệt

o Lưu lượng tác nhân lạnh qua bình bay hơi: G = 6,2752kg/s

o Lưu lượng nước lạnh qua bình bay hơi: Gw = 43,85kg/s

o Nhiệt độ bay hơi: t0 = 20C

o Nhiệt độ nước vào bình bay hơi: t’n = 120C

o Nhiệt độ nước ra bình bay hơi: t’’n = 70C

4.2.2 Chọn cụm Water Chiller cho hệ thống

Từ nhiệt độ nước vào bình bay hơi, nước ra khỏi bình bay hơi, nước vào bình ngưng, nhước ra khỏi bình ngưng, công suất bình ngưng, bình bay hơi ta có thể chọn cụm Chiller từ catalogue của công ty Trane như sau:

 Series RTM Helical Rotary Liquid Chillers

 Model RTHD – D3F2F3 [RTHD 325 - 375 Tons (50Hz) – tra bảng 4.1 và bảng 4.3]

 Buit for Industrial and Commercial Application

 Sử dụng môi chất lạnh là R134 – A

 Unit model number: RTHD UD2R XH0X AF2A 3LAL F3A2 LALA – VXXX EXAA DXY1 89AA UA4X XXRX XX

 Leight x Width x Hight = 3669 x 1716 x 1936mm

Hình 4.5 là phối cảnh Chiller dòng RTHD – Trane, bảng 4.1 trình bày một số dãy công suất (tấn lạnh) của Model RTHD – Trane

Hình 4.6

Hình 4.7

Bảng 4.1

Bảng 4.2

Hình 4.8

Hình 4.6 giới thiệu các thành phần chính của cụm Chiller dòng RTHD

Hình 4.7, 4.8 lần lượt giới thiệu đồ thị tra thông số độ sụt áp của nước khi đi qua bình bay hơi và bình ngưng của Chiller dòng RTHD – D3F2F3

Bảng 4.2 tổng hợp tất cả các thông số tổng quát cho cụm Chiller dòng RTHD – D3F2F3

4.2.3 Các thông số của máy nén, bình ngưng, bình bay hơi sau khi chọn cụm Water

o Hiệu điện thế: 3 Pha, 380V

o Môi chất lạnh thay đổi trên một lần: 284kg

o Dung tích dầu cần thay đổi trên một lần: 38lit

Thông số bình ngưng sau khi chọn cụm Chiller

o Sử dụng ống đồng có cánh bên ngoài để chế tạo dàn trao đổi nhiệt

o Lưu lượng nước lạnh nhỏ nhất qua bình ngưng: Gw = 22l/s

o Lưu lượng nước lạnh lớn nhất qua bình ngưng: Gw = 107l/s

o Thể tích bình ngưng là: 231lit

o Độ tổn thất cột áp nước qua bình ngưng: ∆P = 10mH2O

o Nhiệt độ ngưng tụ: tk = 410C

o Nhiệt độ nước vào bình ngưng: t’BN = 330C

o Nhiệt độ nước ra khỏi bình ngưng: t’’BN = 380C

Thông số bình bay hơi sau khi chọn cụm Chiller

o Sử dụng ống đồng có cánh bên ngoài để chế tạo dàn trao đổi nhiệt

o Lưu lượng nước lạnh nhỏ nhất qua bình bay hơi: Gw = 38l/s

o Lưu lượng nước lạnh lớn nhất qua bình bay hơi: Gw = 168l/s

o Thể tích bình bay hơi là: 405lit

o Độ tổn thất cột áp nước qua bình bay hơi: ∆P = 15mH2O

o Nhiệt độ bay hơi: t0 = 20C

o Nhiệt độ nước vào bình bay hơi: t’n = 120C

o Nhiệt độ nước ra bình bay hơi: t’’n = 70C

4.3 Tính chọn tháp giải nhiệt

4.3.1 Giới thiệu chung

Tháp giải nhiệt hay tháp làm mát để làm mát nước từ bình ngưng ra ngày càng chiếm vị trí quan trọng trong kỹ thuật lạnh, lý do chủ yếu là:

Để giải nhiệt thiết bị ngưng tụ, chúng ta cần phải có một lượng nước giải nhiệt lớn Trong thực tế chỉ những nơi có nguồn nước dồi dào như bên cạnh sông, ao, hồ,… thì mới có đủ nước để sử dụng nước một lần sau khi đã giải nhiệt bình ngưng

Đối với những nơi khan hiếm nước như thành phố thì người ta thường sử dụng nước tuần hoàn, tức là nước sau khi đã giải nhiệt bình ngưng xong thì được dẫn tới thiết bị chuyên làm nhiệm vụ giải nhiệt nước đó, thiết bị đó chính là tháp giải nhiệt

Các dàn ngưng tụ kiểu tưới và các dàn ngưng tụ bay hơi tỏ ra kém hiệu quả và công kềnh, thiếu tính sản xuất hàng loạt

Các tổ hợp có dàn ngưng không khí càng công kềnh hơn và không thể ứng dụng cho các máy lạnh công suất lớn do điều kiện vận chuyển và chuyên chở

Một lý do khác nữa là tháp giải nhiệt có hiệu quả rất cao so với trước đây nên kích

thước dài, rộng, cao đã giảm đi rõ rệt, tháp gọn nhẹ, hình thức đẹp, chịu được thời thiết ngoài trời, rất thuận tiện cho việc lắp đạt trên lầu thượng…

Nước sau khi qua tháp giải nhiệt sẽ được giảm nhiệt độ xuống đến mức cần thiết

và lại được tiếp tục bơm trở lại bình ngưng để giải nhiệt cho bình ngưng Hình 4.9.a,b

là sơ đồ nguyên lý một số tháp giải nhiệt (tvào ấm)

Hình 4.9.a

Hình 4.9.b

Các sơ đồ trên hình 4.9.a,b thường chỉ áp dụng cho các nhu cầu cần giải nhiệt

nước với ∆t = tvào – tra là rất lớn, nghĩa là nhiệt độ nước vào thường là nước ấm, nhiệt

độ nước sau khi ra khỏi tháp giải nhiệt thì nhiệt độ hạ thấp xuống trở thành nước mát

Những loại tháp này thường ít được sử dụng cho hệ thống điều hòa không khí, mà nó

chủ yếu được ứng dụng cho các nhu cầu giải nhiệt môi chất ấm như giải nhiệt dầu

động cơ, giải nhiệt dung môi hóa học,…Còn ở hình 4.10 là sơ đồ nguyên lý tháp giải

nhiệt (tvào mát)

Hình 4.10

Loại tháp này thì thường có khả năng làm mát nước với độ ∆t = tvào – tra là nhỏ, thường khoảng 2 ÷ 60C và rất phù hợp với hệ thống điều hòa không khí, loại này thường có công suất rất lớn

Ở chương III chúng ta đã chọn thiết bị giải nhiệt là tháp giải nhiệt có sử dụng quạt hướng trục Hình 4.11 mô tả chi tiết cấu tạo chung của một số tháp giải nhiệt điển hình là loại tròn hoặc loại vuông

Hình 4.11

Nước từ bình ngưng được làm mát nhờ tưới đều lên bề mặt tổ ong Nhờ lớp tổ ong mà nước được chảy thành từng mảng mỏng và tiếp xúc với gió chuyển động cưỡng bức từ dưới lên bởi quạt hút đặt ở đỉnh tháp

Dòng không khí chuyển động trong tháp không phụ thuộc vào sức gió bên ngoài nên ổn định, cho phép duy trì nhiệt độ của nước lạnh một cách ổn định, đồng thời đảm bảo cho tháp có kích thước nhỏ gọn hơn so với tháp phun và bể phun

Nước ấm ra khỏi bình ngưng được dẫn vào thiết bị phân phối nước, đặc biệt gồm các vòi phun nước có thể xoay quanh một trục nhờ phản lực của dòng nước có áp suất

và rải đều lên bề mặt xối tưới (tổ ong) Tổ ong có thể làm bằng nhựa, bằng giấy có

1 Motor quạt

2 Bề mặt xối tưới

3 Thân trên và than dưới và phao

4 Đường nước vào và ra khỏi tháp

5 Trục quay phân phối nước

tẩm keo ebôxi hoặc nhôm lá (bề dày 2mm) Còn đối với tháp Liang Chi (hình chữ

nhật) thì nước được chia đều nhờ các lỗ nhỏ được khoét trên 1 tấm lớn nằm phía trên cùng của tháp

Quạt gió có thể bố trí ở phía trên hoặc phía dưới Tuy nhiên bố trí ở phía trên tốt hơn do không khí được phân bố đều hơn trong tháp và ngăn ngừa hiện tượng không khí ẩm ra khỏi tháp bị hút ngược trở lại

Tuy vậy nhưng tháp giải nhiệt cũng có một số nhược điểm là bơm nước và quạt gây ồn nên cẩn phải có biện pháp chống ồn hữu hiệu đặc biệt khi lắp đặt trên tầng thượng

4.3.2 Tính toán tháp giải nhiệt

a Thông số ban đầu:

Năng suất giải nhiệt của bình ngưng Qk = 1086,7kW

Lưu lượng khối lượng của nước giải nhiệt cho bình ngưng: Gw = 52,07kg/s

Lưu lượng thể tích của nước giải nhiệt cho bình ngưng:

V G w m h

95,993

360007,

Nhiệt độ nước cần giải nhiệt đi vào tháp: t’T = 38oC

Nhiệt độ nước cần giải nhiệt đi ra khỏi tháp: t’’T = 33oC

Độ chênh nhiệt độ giữa nước vào và ra bình ngưng là: tw = 5oC

Chọn nhiệt độ nước bổ sung: tbs = 33oC

Khối lượng riêng của nước: 𝜌w = 993,95kg/m 3

Nhiệt độ nước trung bình trong tháp: tw = 0,5(33 + 38) = 35,5oC

b Tính toán tháp giải nhiệt:

Với nhiệt độ nước trung bình trong tháp tw = 35,5oC thì nhiệt dung riêng của nước

II)t(ttt

- G = G1 + G2 – lượng nước tổn thất, kg/s Trong đó:

G1 – lượng nước tổn thất do gió mang đi, kg/s

G2 – lượng nước tổn thất do bốc hơi, kg/s

- GBS – lượng nước bổ sung, kg/s

- Gkh – lượng không khí thổi qua tháp, kg/s

Phương trình cân bằng chất trong hệ thống làm lạnh nước giải nhiệt như sau:

Gw = G‘w + Gxả, kg/s

Gbs =G1 + G2 + Gx , kg/s

Để bảo vệ thiết bị không bị đóng cáu bẩn và gây hư hỏng, ta phải duy trì chất lượng nước ở một mức nhất định Để duy trì được chất lượng nước, ta phải

thường xuyên xả đi một lượng nước cần thiết Lượng nước xả thường được xác định như sau:

o Lượng nước ra khỏi tháp giải nhiệt: Gw = 52,07 kg/s

o Lượng nước xối tưới : G’w = 50,06 kg/s

o Lượng nước tổn thất : G2 = 0,3919 kg/s

o Lượng nước bổ sung: GBS = 2,6422 kg/s

o Lượng không khí thổi qua tháp: Gkh = 50,06 kg/s

4.3.3 Lựa chọn tháp giải nhiệt

Ta có:

Năng suất giải nhiệt của bình ngưng Qk = 1086,7kW

Lưu lượng thể tích của nước giải nhiệt cho bình ngưng:

Lương lượng nước danh nghĩa: 3250l/phút

Kích thước của tháp giải nhiệt dòng LRC được trình bày ở bảng 4.3

Bảng 4.4

Hình 4.12

Hình 4.13

4.4 Tính toán thiết kế dàn lạnh (FCU, PAU)

4.4.1 Giới thiệu chung

a Giới thiệu và phân loại

Trong kỹ thuật điều hòa không khí nói riêng hay kỹ thuật lạnh nói chung thì dàn lạnh có cấu tạo, kiểu dáng, kích thước, chức năng và nguyên lý của nó rất đa dạng

Để làm lạnh không khí người ta dung các chất tải lạnh như nước, nước muối,…Các chất tải này lưu động trong các ống trao đổi nhiệt dạng ống xoắn hay ống thẳng có ống góp ở hai đầu Khi dung các ống thẳng với ống góp thì hơi tạo thành được dẫn ra nhanh khỏi ống trao đổi nhiệt nên có khả năng tăng được công suất và hiệu quả truyền nhiệt Để tăng cường truyền nhiệt thì các ống cũng thường là ống có cánh ngoài Hệ ống đó kết hợp lại thành một khối có kích thước chuẩn thường được gọi là Coil lạnh

Vì nước muối gây ăn mòn thiết bị, bám bẩn đường ống nên thường chỉ dùng trong các phòng lạnh nhiệt độ thấp

Chất tải lạnh là nước thì thường được dung trong các hệ thống điều hòa không khí Công trình CR3.1 – A này ta sử dụng chất tải lạnh từ Chiller đến FCU là nước Hình 4.14 giới thiệu FCU loại giấu trần của công ty R.E.E

Các dàn lạnh (FCU – Fan Coil Unit ) của các hệ thống điều hòa không khí trung tâm được dùng khá phổ biến và có nhiều ưu điểm trong thời gian gần đây

Chúng là các dàn lạnh ống xoắn có cánh bình thường đặt đồng bộ với quạt gió lạnh Nhưng ở đây các cánh dàn lạnh có bước cánh nhỏ hơn nhiều so với dàn lạnh nước muối do ở đây không khí có nhiệt độ cao hơn, không có nguy cơ bám tuyết

FCU có ưu điểm là gọn nhẹ, dễ bố trí, dễ lắp đặt, dễ thay thế và chiếm ít không gian lắp đặt cũng như là không cần tới phòng máy riêng để lắp đặt như AHU

b Chọn sơ đồ tuần hòa không khí cho công trình

Ta chọn sơ đồ tuần hoàn không khí một cấp để ứng dụng cho công trình Hình 4.15 mô tả sơ đồ tuần hoàn không khí một cấp mà công trình đang sử dụng

lý để có được chất lượng gió cấp là tốt nhất

Sơ đồ này có ưu điểm là đơn giản, hiệu quả kinh tế cao nhưng phải đảm bảo tốt

vệ sinh cho lượng không khí lấy từ bên ngoài vào

Do đó để tránh không khí bị dơ khi đi vào không gian điều hòa và giảm bớt kích thước FCU thì ta chọn bộ làm lạnh không khí tươi sơ bộ PAU (Preliminary Air

Handling Unit) Không khí tươi từ ngoài trời trước khi được đưa vào FCU thì được qua PAU làm lạnh sơ bộ xuống khoảng 8 ÷ 90C (thông số này tùy thuộc vào nhà thiết

kế, nhà thầu) và được lọc bụi, lọc côn trùng trước khi gió tươi này đi tới FCU

Ở công trình CR3.1 – A thì có thiết kế phân vùng, tức là lầu trệt và lầu 2 là thiết

kế chỉ có FCU chứ không sử dụng PAU, vì các khu này chủ yếu là văn phòng lớn , khu thương mại, shop, café, … và các cửa phòng hay mở nên ứng dụng lấy gió tươi qua việc mở cửa phòng và lượng gió tươi đó đủ để cung cấp cho không gian cần điều hòa nhằm thay đổi trạng thái không khí trong phòng giúp con người trong các phòng

đó cảm thấy dễ chịu

Còn từ lầu 3 lên đến lầu 7 chủ yếu là các căn hộ cho thuê cao cấp nên nhu cầu điều hòa không khí cần có chất lượng cao trong đó độ sạch là một tiêu chí quan trọng

Do đó không gian được thiết kế hạn chế tổn thất nhiệt, cửa ít khi mở để tránh nhiệt độ

và không khí dơ phía ngoài xâm nhập vào phòng, không có thiết kế quạt thông gió

Do đó chúng ta phải thiết kế đường ống gió tươi để cung cấp gió tươi từ ngoài trời vào và phải nên sử dụng PAU để làm lạnh sơ bộ và xử lý sơ bộ không khí tươi đó trước khi đưa gió tươi đó tới FCU

c Các trạng thái của không khí tại khu vực của công trình

Các trạng thái của không khí được thể hiện trên đồ thị t-d như sau:

Hình 4.16

Ta gọi:

1 – trạng thái không khí đã được hòa trộn để đi vào Coil

2 – trạng thái không khí ra khỏi Coil

3 – trạng thái ở trong không gian cần điều hòa

4 – trạng thái không khí ở ngoài trời

6 – trạng thái bảo hòa của thành phần không khí được tiếp xúc với bề mặt Coil, ta gọi đây là điểm động sương của thiết bị

Hình 4.16 là đồ thị t – d biểu thị các trạng thái không khí trong không gian cần điều hòa

Việc bố trí lắp đặt PAU cũng phải lưu lý chọn nơi lắp đặt để thuận tiện cho việc bảo trì, bảo dưỡng, là nơi có nguồn gió tươi mát mẽ, dồi dào và sạch sẽ, tránh lắp đặt PAU ở những nơi có nguồn gió tươi bị ô nhiễm, dơ bẩn hay nhiệt độ quá cao (thường xuyên bị mặt trời chiếu sáng),…

Từ đó ta thấy ở công trình CR3.1 – A thì việc chọn lựa vị trí để lắp đặt PAU phù hợp nhất là các sảnh ở hành lang đi lại, nơi giao nhau giữa các dãy phòng, tại

đó thường là nơi nghĩ ngơi, ngắm cảnh, không khí ở đó vừa mát mẻ, vừa trong sạch, vừa nhiều nên việc bố trí PAU ở đó rất là phù hợp Do đó từ lầu 3 đến lầu 7

ta chọn mỗi lầu 3 PAU để lắp vào 3 vị trí sảnh đó

Vậy tổng cộng có 3*7 = 21 cái PAU cần lắp đặt cho công trình để cung cấp gió tươi cho các phòng từ lầu 3 đến lầu 7

Ta có từ bảng 4.11 ta có tổng lưu lượng gió tươi cần cung cấp cho không gian điều hòa từ lầu 3 đến lầu 7 (từ kiểu phòng B1 đến C8) là:

Vậy ta có Gkk = Vgió tươi/PAU ρ = 0,284.1,2 = 0,3408kg/s

Thông thường ta hay chọn độ làm lạnh không khí của PAU là ∆t = 8 ÷ 90C suy ra nhiệt độ không khí tươi sau khi ra khỏi PAU là t’’PAU = 25,6 ÷ 26,60C, ta chọn t’’PAU = t4 = 260C, 𝜑’’PAU = 85%

Suy ta phụ tải lạnh mà nước lạnh cần cung cấp cho PAU để làm lạnh không khí xuống từ tT = 34,60C đến 260C là:

=> QPAU = Gkk.(IT – I4) = 0,3408.(101 – 72,5) = 9,7kW

Dựa vào công suất và lưu lượng của PAU ta tra bảng 4.8 và chọn được PAU

là: loại KHW030C có công suất và lưu lượng gió danh nghĩa là : QPAU = 10,5kW

và VPAU = 2000m 3 /h Các thông số khác có liên quan đều được liệt kê chi tiết

trong bảng 4.5 Bảng 4.5 trình bày thông số kỹ thuật một số dòng PAU của

QtPAU cho các FCU để giảm công suất chọn FCU xuống nhằm giảm giá thành thiết bị

Lý do chủ yếu của vấn đề đó là vì nếu làm như vậy chúng ta sẽ làm bài toán trở nên rất phức tạp, mà trong khi tính toán phụ tải chúng ta đã sử dụng các hệ số không đồng thời, hệ số tức thời và hệ số sự chậm trễ của nguồn nhiệt tác động nên phụ tải tính toán của chúng ta sẽ luôn nhỏ hơn thực tế và đó là con số tối thiểu mà ta cần đáp ứng cho hệ thống

Ở phần 4.1 khi chọn Chiller ta đã chọn tổng công suất của 3 cụm là 3.375

= 1125tấn lạnh => số tấn lạnh dự trù là: 1125 – 954 = 171tấn lạnh = 601,2kW

>> 202,5kW, vậy hệ Chiller luôn đủ để cấp tải cho các FCU và PAU