Thiết kế hệ thống điều hòa không khí và thông gió cho tòa nhà AN BÌNH 1

MỞ ĐẦU Điều hòa không khí có vai trò rất quan trọng trong đời sống và sản xuất, nhằm mục đích tạo ra môi trường vi khí hậu bên trong các công trình kiến trúc có các thông số nhiệt độ, độ

LỜI CẢM ƠN

Để hoàn thành đồ án tốt ngiệp này, em xin gửi lời cảm ơn chân thành nhất tới các thầy cô trong Viện khoa học và công nghệ Nhiệt - Lạnh - Trường đại học Bách Khoa Hà Nội đã dạy dỗ và truyền thụ cho em những kiến thức chuyên ngành trong những năm qua

Em xin cảm ơn thầy giáo Hồ Hữu Phùng đã tận tình chỉ bảo tạo mọi điều kiện giúp đỡ em trong suốt quá trình thực hiện bản đồ án này

Em xin chân thành cảm ơn người thân, gia đình và các bạn đã giúp đỡ động viên tinh thần trong suốt quá trình học tập

Xin chân thành cảm ơn!

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan bản đồ án này do tôi tự tính toán, thiết kế và nghiên cứu dưới sự hướng dẫn của thầy giáo Th.S Hồ Hữu Phùng

Để hoàn thành đồ án này, tôi chỉ sử dụng những tài liệu đã ghi trong mục tài liệu tham khảo, ngoài ra không sử dụng bất cứ tài liệu nào khác mà không được ghi

Nếu sai, tôi xin chịu mọi hình thức kỷ luật theo quy định

Sinh viên thực hiện

Đỗ Văn Tài

MỤC LỤC

MỞ ĐẦU

Điều hòa không khí có vai trò rất quan trọng trong đời sống và sản xuất, nhằm mục đích tạo ra môi trường vi khí hậu bên trong các công trình kiến trúc có các thông số nhiệt độ, độ ẩm, vận tốc gió và độ sạch của không khí phù hợp với yêu cầu của con người hoặc quá trình công nghệ

Ngày nay cùng với sự phát triển khoa học kỹ thuật, ngành kỹ thuật lạnh

và điều hòa không khí đã và đang phát triển mạnh mẽ trong những năm gần đây và có mặt trong hầu hết các lĩnh vực sản xuất góp phần nâng cao năng suất lao động và tạo ra môi trường làm việc thuận lợi cho người lao động, đặc biệt như một số ngành: chế biến thủy sản, y tế, điện tử, dệt may, cơ khí chính xác, …là không thể thiếu được

Với đặc điểm khí hậu nóng ẩm như nước ta, điều hòa không khí có một ý nghĩa vô cùng quan trọng với đời sống và sản xuất, do đó cần tạo ra môi trường thích hợp theo yêu cầu người sử dụng Trong khuôn khổ đề tài ‘Thiết

kế hệ thống điều hòa không khí và thông gió cho tòa nhà AN BÌNH 1’ bao gồm các nội dung chính sau:

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ CÔNG TRÌNH

CHƯƠNG 2: TÍNH CÂN BẰNG NHIỆT

CHƯƠNG 3: TÍNH CHỌN MÁY VÀ THIẾT BỊ

CHƯƠNG 4: TÍNH THIẾT KẾ CÁC ĐƯỜNG ỐNG KỸ THUẬT

CHƯƠNG 5: THÔNG GIÓ SỰ CỐ CHO TÒA NHÀ

CHƯƠNG 6: HỆ THỐNG ĐIỆN ĐỘNG LỰC VÀ ĐIỀU KHIỂN

Mặc dù đã cố gắng nhiều nhưng trong quá trình thực hiện đồ án chắc chắn không tránh khỏi thiếu sót và hạn chế Em rất mong nhận được sự chỉ bảo và đóng góp của quý thầy cô và các bạn

Em xin chân thành cảm ơn!

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ CÔNG TRÌNH

1.1 Giới thiệu công trình

Công trình cần thiết kế ở đây là tòa nhà hỗn hợp An Bình 1với chủ đầu

tư là CÔNG TY TNHH DỆT HÀ NAM liên doanh cùng CÔNG TY CP

LẮP MÁY ĐIỆN NƯỚC & XÂY DỰNG.

An Bình 1 là dự án nhà hỗn hợp gồm: căn hộ cao cấp, văn phòng, dịch

vụ, nhà trẻ với quy mô tương đối lớn, sang trọng và tiện lợi rất phù hợp với xu hướng xây dựng và phát triển ở nước ta hiện nay Tòa nhà gồm 21 tầng với chiều cao trên79m, tọa lạc trên khu đất A - CN2 - khu đô thị mới Định Công - Quận Hoàng Mai - Hà Nội Dự án được thực hiện trên khu đất rộng 3143,2m2

với phần đất xây dựng khoảng 1380,0m2 chiếm khoảng 43,9%, còn lại là khu cây xanh và đường giao thông,… Đây là tòa nhà cao tầng có không gian kiến trúc hiện đại, sang trọng, hài hòa tạo ra sự hấp dẫn và tiện lợi tối đa cho người

sử dụng Đặc biệt toàn bộ kết cấu bao che của công trình từ tầng 1 tới tầng kỹ thuật đều được làm bằng kính 2 lớp và xung quanh tòa nhà cách tường một khoảng có một tường bao xung quanh tòa nhà nhằm hạn chế lượng nhiệt bức

xạ từ mặt trời vào trong tòa nhà Bức tường này dầy 500mm gồm 2 lớp mỗi lớp dầy 200mm ở giữa là lớp không khí và cao 72m Trên tường có bố trí các khe hở để tận dụng ánh sáng mặt trời và thông thoáng lớp không gian giữa tường và kính Với sự kết hợp hài hòa đó công trình có khả năng tiết kiệm năng lượng tương đối lớn, công trình cũng góp phần làm cho cảnh quan của thành phố thêm to đẹp và hiện đại, nâng cao văn hóa, văn minh lịch sự của thành phố Hà Nội

Tòa nhà có 2 tầng hầm với cùng diện tích 1320m2, mặt bằng của các tầng hầm được sử dụng cho các mục đích như: làm gara ôtô, xe máy, nhà kho, bể chứa nước, và một số phòng chức năng khác Không gian phòng có các hộp thông gió để thay đổi không khí cho các tầng hầm tạo cho không gian hầm thông thoáng, dễ chịu

Tầng 1: được thiết kế với diện tích 1320m2 cao 3,6m, không gian mở với bên ngoài là đường đi và cây xanh tạo cho không gian bên trong thêm rộng rãi

và thoáng mát Mặt bằng của tầng được sử dụng cho các mục đích: làm sảnh văn phòng, nhà trẻ, phòng dịch vụ công cộng (DVCC), sảnh căn hộ, phần diện tích còn lại dùng để làm lối đi và các phòng chức năng khác, các khu vực này

được bố trí riêng biệt với nhau bởi tường và có lối ra vào riêng biệt Khu vực văn phòng được bố trí ở hướng Bắc có cửa ra vào ở ngay chính giữa của tòa nhà, mặt bằng của khu vực được sử dụng làm: sảnh văn phòng, thang máy, thang bộ, nhà vệ sinh, phòng làm việc, riêng diện tích phần sảnh văn phòng được thông với tầng lửng ở phía trên tạo cho không gian thêm phần sang trọng và thông thoáng Khu vực dịch vụ công cộng được bố trí làm 2 khu vực tách biệt nhau: khu vực 1 nằm ở hướng Đông của tòa nhà có 1 lối ra vào chính ở hướng Đông ngay chính giữa của tòa nhà và một lối ra vào phụ ở hướng Bắc, không gian trong khu vực gồm có nhà vệ sinh, khu vực bán hàng

và cầu thang bộ, trong đó một phần diện tích của khu vực này được thông với tầng lửng phía trên để tạo không gian cho khu vực Khu vực 2 nằm phía Tây của tòa nhà có hai cửa ra vào đều ở hướng Bắc, không gian trong khu vực dùng làm khu bán hàng và nhà sinh Khu vực căn hộ được bố trí ở phía Nam

có cửa ra vào ở hướng Nam ngay chính giữa của tòa nhà, không gian trong khu vực này được dùng làm: sảnh căn hộ, thang máy, thang bộ, nhà vệ sinh và lối đi lại cho khu vực Khu vực nhà trẻ được bố trí bên trái khu căn hộ, có lối

ra vào ở hướng Nam của tòa nhà, không gian trong khu vực được chia làm các phòng riêng biệt bao gồm: sảnh đón tiếp trẻ, nhóm trẻ, trẻ mệt, cầu thang

bộ và nhà vệ sinh

Tầng lửng: được thiết kế với diện tích 1320m2 cao 3m, mặt bằng của tầng được sử dụng cho các mục đích: nhà trẻ, dịch vụ công cộng, các khu vực này được cách biệt với nhau bởi tường Ngoài ra tầng còn có thang máy, thang

bộ, lối đi và một số phòng chức năng khác và một phần diện tích tầng được thông với tầng 1 để tạo cảnh quan cho khu vực Khu vực nhà trẻ nằm ở hướng Tây của tầng bao gồm: lớp học, sân chơi, phòng hiệu trưởng, phòng tổng hợp, phòng trẻ mệt, nhà vệ sinh, kho, nhà bếp, hành lang và cầu thang bộ Khu vực dịch vụ công cộng gồm khu vực bán hàng, nhà vệ sinh và hành lang đi lại.Tầng 2, 3, 4: diện tích mỗi tầng là 1320m2 cao 3,3m, các tầng được thiết

kế giống nhau và đều được sử dụng cho mục đích làm văn phòng Mặt bằng của mỗi tầng bao gồm: sảnh văn phòng, 2 văn phòng giới thiệu sản phẩm (VPGTS), thang máy, thang bộ, lối đi và một số phòng chức năng khác

Tầng kỹ thuật: diện tích mặt bằng của tầng là 1320m2 cao 3m, diện tích mặt bằng tầng được sử dụng làm kho, phòng sinh hoạt cộng đồng, thang máy,

thang bộ, phòng vệ sinh và một số phòng chức năng khác, ngoài ra diện tích phòng còn có thể dùng làm phòng dịch vụ giới thiệu hoặc để bố trí các thiết bị khác cho tòa nhà như: máy phát điện, hệ thống điều hòa không khí (ĐHKK).

Từ tầng 5 đến tầng 19: diện tích mỗi tầng đều là 1320m2 cao 3,3m, các tầng này được thiết kế giống nhau và đều được sử dụng làm căn hộ Mỗi tầng

có 11 căn hộ với diện tích và không gian bên trong khác nhau phù hợp cho sự lựa chọn của từng người mua Các phòng được thiết kế hiện đại tinh tế và được hoàn thiện với chất lượng cao thỏa mãn những yêu cầu khắt khe nhất đem lại không gian sống thoải mái và tiện nghi Phần diện tích còn lại được

sử dụng làm thang máy, thang bộ, hành lang và các phòng chức năng khác.Tầng mái: diện tích của tầng là 1320m2, mặt bằng của tầng được sử dụng làm: bể nước mái, phòng kỹ thuật thang máy, phần lớn diện tích còn lại được che bằng kính Trên mặt bằng của tầng có thể được dùng để bố trí các thiết bị khác cho tòa nhà như: quạt thông gió, hệ thống ĐHKK,

1.2 Định hướng thiết kế

Trong bản đồ án này, em chỉ thiết kế hệ thống ĐHKK cho tòa nhà từ tầng

1 tới tầng 4 Hệ thống ĐHKK cần phải phục vụ toàn bộ diện tích mặt bằng trừ các phòng kho, bếp và nhà vệ sinh Các nhà bếp cần bố trí hệ thống thông gió cách nhiệt bằng các vật liệu không cháy, có van gió chặn lửa, có phin lọc gió

mỡ Các khu vệ sinh phải được thải khí ra ngoài nhà Các cầu thang thoát nạn cần bố trí hệ thống quạt áp dương đề phòng các trường hợp hỏa hoạn để có thể thoát nạn dễ dàng

Hệ thống ĐHKK phải đảm bảo tiện nghi, thỏa mãn yêu cầu vi khí hậu nhưng không được làm ảnh hưởng đến kết cấu xây dựng và trang trí nội thất bên trong tòa nhà cũng như cảnh quan bên ngoài tòa nhà Hệ thống cần đáp ứng các tiêu chí cơ bản sau của điều hòa tiện nghi

- Lượng khí tươi cần đảm bảo cho từng khu vực được cho trong bảng 1.1, theo [2] và [6]

- Đảm bảo các thông số nhiệt độ, độ ẩm, độ sạch của không khí theo [2]

- Không khí tuần hoàn trong nhà phải được thông thoáng hợp lý, tránh hiện tượng không khí từ các khu vệ sinh lan truyền vào hành lang vào các

phòng Tránh hiện tượng không khí ẩm từ ngoài vào gây đọng sương trong phòng và lên bề mặt các vật trong phòng.

Do tính chất sử dụng ĐHKK của công trình là điều hòa tiện nghi và yêu cầu không quá khắt khe về nhiệt độ và độ ẩm bên trong nhà, mặt khác người Việt Nam thường quen mặc áo ấm khi ở trong nhà nên ở đây ta chỉ cần thiết

kế hệ thống ĐHKK cho mùa hè Các số liệu cần thiết kế cho từng phòng được cho trong bảng 1.1

- Cấp 2 với số giờ cho phép không đảm bảo chế độ nhiệt ẩm bên trong nhà là m = 150 h/năm đến 200 h/năm, ứng với hệ số bảo đảm Kbd = 0,983 đến 0,977 - dùng trong các hệ thống ĐHKK đảm bảo điều kiện tiện nghi nhiệt và điều kiện công nghệ trong các công trình có công dụng thông thường như công sở, cửa hàng, nhà văn hóa - nghệ thuật, nhà công nghiệp

- Cấp 3 với số giờ cho phép không đảm bảo chế độ nhiệt ẩm bên trong nhà là m = 350 h/năm đến 400 h/năm, ứng với hệ số bảo đảm Kbd = 0,960 đến 0,954 - dùng trong các hệ thống ĐHKK trong các công trình công nghiệp không đòi hỏi cao về chế độ nhiệt ẩm và khi thông số tính toán bên trong nhà không thể đảm bảo được bằng thông gió tự nhiên hay cơ khí thông thường không có xử lý nhiệt ẩm

Đây là công trình phục vụ cho văn phòng, dịch vụ công cộng và nhà trẻ nên đòi hỏi không quá khắt khe về nhiệt độ, độ ẩm bên trong nên ta chọn hệ thống điều hòa không khí cấp 3 để bố trí, lắp đặt cho công trình

Bảng 1.1: Bảng thống kê các số liệu thiết kế cho từng phòng

1.3.2 Chọn các thông số thiết kế trong nhà

Với các hoạt động của con người trong từng khu vực ta có thể coi như là lao động nhẹ Các thông số trạng thái trong nhà về nhiệt độ, độ ẩm, tốc độ gió được chọn theo [2]

Đối với các hành lang, sảnh, để tránh sự chênh lệch nhiệt độ quá lớn giữa các vùng gây ra sốc nhiệt đối với con người, vì vậy tại các vùng này ta chọn các thông số nhiệt độ và độ ẩm như bảng 1.2

Dựa trên đồ thị I-d của không khí ẩm ta tìm được các thông số còn lại, trạng thái của không khí trong nhà được thể hiện trong bảng 1.2

Bảng 1.2: Các thông số thiết kế trong nhà

1.3.3 Chọn các thông số thiết kế ngoài nhà

Thông số nhiệt độ không khí ngoài trời tN, độ ẩm ngoài trời ϕN với điều

hòa cấp 3 tại Hà Nội cho mùa hè chọn theo [2] ta được:

Bảng 1.3: Các thông số thiết kế ngoài nhà

1.4 Kiểm tra sự đọng sương trên vách

a) Xác định hệ số truyền nhiệt qua các kết cấu bao che

 Hệ số truyền nhiệt của tường xác định theo biểu thức:

(1.1)

• αN - hệ số toả nhiệt đối lưu của tường phía ngoài phòng, tường tiếp xúc với không gian trong tòa nhà αN = 10, W/m2K, tường tiếp xúc với không gian ngoài trời αN = 20, W/m2K;

• αT - hệ số toả nhiệt phía trong nhà; αT = 10, W/m2K

• δ- chiều dầy của tường, m;

• λ - hệ số dẫn nhiệt lớp vật liệu làm tường, tra bảng theo [1] chọn λ = 0,81, W/mK;

 Hệ số truyền nhiệt của kính và cửa gỗ được lấy theo [1]

Hệ số truyền nhiệt qua các bao che được thể hiện trong bảng 2.4

Bảng 1.4: Hệ số truyền nhiệt qua các kết cấu bao che

Kết cấu bao che Hệ số truyền nhiệt, W/m 2 K

Tường dầy 110mm tiếp xúc không gian đệm 2,98

Tường dầy 220mm tiếp xúc không gian đệm 2,12

Tường dầy 220mm tiếp xúc với ngoài trời 2,37

Kính 2 lớp và khoảng cách 2 lớp là 5mm 3,35

b) Kiểm tra sự đọng sương trên vách

Vì hệ thống ĐHKK của công trình hoạt động cho mùa hè nên chỉ có thể xảy ra trường hợp đọng sương mặt ngoài của bao che Theo [1] để không xảy

ra đọng trên vách thì hệ số truyền nhiệt k của vách nhỏ hơn kmax, với kmax được xác định theo công thức:

αN - hệ số tỏa nhiệt đối lưu phía ngoài phòng được xác định như trong công thức 1.1

tN, tT,tN s , - lần lượt là nhiệt độ ngoài trời, nhiệt độ trong nhà và nhiệt độ

đọng sương bên ngoài, giá trị được lấy theo bảng 1.3

Thay số vào công thức 1.1 ta được:

2 ax

CHƯƠNG 2: TÍNH TOÁN CÂN BẰNG NHIỆT

2.1 Phương pháp tính toán

Hiện nay phổ biến 2 cách khác nhau để tính nhiệt thừa và ẩm thừa là

phương pháp hệ số nhiệt ẩm thừa và phương pháp hệ số nhiệt hiện Phương pháp hệ số nhiệt hiện coi toàn bộ nhiệt (gồm nhiệt hiện và nhiệt ẩn) đưa trực

tiếp vào phòng (do lọt hoặc do cấp chủ động trực tiếp vào phòng hoặc qua

buồng hoà trộn), đều là nhiệt thừa, trong khi ở phương pháp hệ số nhiệt ẩm

thừa người ta không tính thành phần do cấp gió tươi vào buồng hoà trộn nằm

trong nhiệt thừa và ẩm thừa; thành phần này được tính vào điểm hoà trộn Ở

đây phương pháp hệ số nhiệt hiện được lựa chọn để tính cân bằng nhiệt ẩm,

lượng nhiệt tổn thất được tính theo:

Qt = ∑ Qht + ∑ Qat (2.1)

Giới thiệu sơ đồ đơn giản tính các nguồn nhiệt hiện thừa và nhiệt ẩn thừa theo Carrier được minh họa trên hình 2.1

Hình 2.1: Sơ đồ tính toán nhiệt theo phương pháp nhiệt hiện

2.2 Tính nhiệt hiện thừa và nhiệt ẩn thừa

2.2.1 Nhiệt hiện bức xạ qua kính Q11

Do kết cấu bao che công trình làm hoàn toàn bằng kính nên các phòng chịu bức xạ nhiệt của mặt trời Đa số các kính đều thẳng đứng theo kiến trúc tòa nhà Bức xạ mặt trời tác động vào một mặt tường thẳng đứng, ngang là liên tục thay đổi Coi hệ thống điều hòa hoạt động 24/24h, Hà Nội nằm ở cầu Bắc vĩ độ 20 ta có lượng bức xạ mặt trời cực đại qua cửa kính RTmax vào trong phòng được cho trong bảng 2.1, theo [1]

Bảng 2.1: Lượng bức xạ mặt trời lớn nhất qua kính cơ bản vào phòng và

hệ số tác động tức thời theo các hướng

Hướng Lượng nhiệt

 F - diện tích kính chịu bức xạ mặt trời, m2

Vì toàn bộ tường bao của công trình được làm bằng kính và xung quanh

tòa nhà có một lớp tường dầy 0,5m bao quanh, bức tường này có khả năng cản trở bức xạ mặt trời vào lớp kính của tòa nhà Ở đây một cách gần đúng ta coi diện tích kính nhận bức xạ mặt trời qua một khe hở đúng bằng diện tích của khe hở đó.

Diện tích kính nhận bức xạ mặt trời theo các hướng khác nhau của từng phòng được thể hiện trong bảng 2.2

 Rk - bức xạ mặt trời qua mặt kính vào trong phòng, W/m2 Giá trị của Rk phụ thuộc vào vĩ độ, tháng, hướng của kính, cửa sổ, giờ trong ngày và được tính theo công thức :

2 max

Kính được sử dụng đều là kính Calorex màu xanh dầy 6mm (khác kính

cơ bản), khung nhôm, bên trong có rèm che màu trung bình Tra bảng ta có đặc tính bức xạ và hệ số của loại kính và màn che như sau:

T k

T

R R

Nhiệt độ đọng sương mùa hè là ts = 25,40C

• εmm - hệ số ảnh hưởng của mây mù, trời có mây chọn εmm = 0,85;

• εkh - hệ số ảnh hưởng của khung kim loại εkh = 1,17;

• εm - hệ số kính phụ thuộc vào màu sắc, kiểu loại kính khác kính cơ bản Kính được sử dụng là kính màu xanh, dầy 6mm nên εm = 0,57;

• εr - hệ số mặt trời kể đến ảnh hưởng của kính cơ bản khi có màn che bên trong, ở đây εr = 1;

Thay vào ta được:

k = 1,0006.0,93.0,85.1,17.0,57.1 0,528 =

Tính cho phòng dịch vụ công cộng 1 tầng 1:

Diện tích kính của phòng nhận bức xạ mặt trời được thể hiện trong bảng 2.2, cường độ bức xạ mặt trời, hệ số tác động tức thời theo các hướng được thể hiện trong bảng 2.1 Với hệ số hiệu chỉnh kể đến các ảnh hưởng là

k = 0,528 Áp dụng công thức 2.4 tính lượng nhiệt bức xạ theo từng hướng:

- Lượng nhiệt bức xạ qua kính theo hướng Đông:

- Lượng nhiệt bức xạ qua kính theo hướng Bắc:

Q21= k F t , W ∆ (2.5)

Trong đó:

• k - hệ số truyền nhiệt qua trần; với trần bê tông dầy 200mm, ta được k = 1,35 W/m2.K;

• F - phần diện tích trần nhà có chênh lệch nhiệt độ, m2;

• ∆t - hiệu nhiệt độ giữa không gian tính toán và không khí tầng trên, K;

- Với không gian là phòng điều hòa:

Bảng 2.3: Nhiệt hiện truyền qua trần bằng bức xạ và do chênh lệch nhiệt độ: Q21

2.2.3 Nhiệt hiện truyền qua bao che Q22

Nhiệt truyền qua bao che vào phòng Q22 gồm 2 thành phần:

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

- Do bức xạ mặt trời vào bao che Tuy nhiên, ta coi lượng nhiệt này bằng không, do bề mặt xung quanh của công trình được lắp kính toàn bộ nên lượng nhiệt này chính là Q11 đã tính ở mục 2.2.1 ở trên

Nhiệt truyền qua bao che được tính theo biểu thức sau:

Q22 = ∑ Q2i = k F t Qi .i ∆ =i 22t + Q22c + Q22k, W

(2.6) Trong đó:

• Q2i - nhiệt truyền qua tường, cửa ra vào và kính, W;

• ki - hệ số truyền nhiệt của tường, cửa ra vào và kính, W/m2K;

• Fi - diện tích tường, cửa ra vào, kính tương ứng, m2

a) Xác định hệ số truyền nhiệt qua các kết cấu bao che

Hệ số truyền nhiệt của vật liệu làm bao che được lấy theo bảng 1.4

b) Độ chênh nhiệt độ qua các kết cấu

Tùy thuộc vào nhiệt độ không khí của 2 bề mặt vách mà độ chênh nhiệt

độ qua từng kết cấu bao che khác nhau Kết quả tính các giá trị độ chênh nhiệt

độ được thể hiện trong bảng 2.4

Bảng 2.4: Độ chênh nhiệt độ giữa 2 bề mặt của kết cấu bao che

Các loại không gian Độ chênh nhiệt độ, K

Phòng điều hòa tiếp xúc với không gian ngoài trời 10,4

Sảnh tiếp xúc với không gian ngoài trời 8,4

Phòng điều hòa tiếp xúc với không gian sảnh 2,0

Phòng tiếp xúc với không gian không điều hòa 5,2

Sảnh tiếp xúc với phòng không điều hòa 4,2

Tính cho phòng DVCC1 tầng 1:

Diện tích các loại bao che của phòng được thể hiện trong bảng 2.5

Bảng 2.5: Diện tích các loại bao che của phòng DVCC1

Tường dầy 110mm tiếp xúc phòng không điều hòa 24,12

Tường dầy 220mm tiếp xúc với hành lang 34,2

Kính 2 lớp tiếp xúc ngoài trời 481,2

Áp dụng công thức 2.6 ta được:

Bảng 2.6: Bảng kết quả tính nhiệt truyền qua vách Q22

2.2.4 Nhiệt hiện truyền qua nền

Ở đây ta đang thiết kế hệ thống ĐHKK cho tầng 1 đến tầng 4, do kiến trúc bố trí các phòng của tòa nhà ta có thể coi nền của các tầng lửng, 2, 3 và 4 đều tiếp xúc với không gian điều hòa khác, chỉ có tầng 1 là tiếp xúc với tầng hầm không sử dụng điều hòa là có tổn thất nhiệt Lượng nhiệt tổn thất qua nền

tầng 1 được tính như sau :

Q23 = k F t WN ,N ∆ (2.7)Trong đó:

• FN - phần diện tích nền có chênh lệch nhiệt độ của phòng, m2;

• kN - hệ số truyền nhiệt qua nền Nền bê tông dầy 200mm có lớp vữa ở trêndầy 20mm, có lát gạch Ta được hệ số truyền nhiệt k = 2,46 W/m2K, theo [1]

2.2.5 Nhiệt hiện tỏa do đèn chiếu sáng

Nhiệt hiện tỏa ra do đèn chiếu sáng gồm hai thành phần bức xạ và đối lưu Phần bức xạ bị kết cấu bao che hấp thụ nên nhiệt tác động lên phụ tải lạnh cũng nhỏ hơn trị số tính toán được, theo [1]

Q31 = n n F qt , Wd (2.8)

Trong đó:

• nt - hệ số tác dụng tức thời của đèn chiếu sáng Với số giờ hoạt động của đèn

là 8h/ngày và gs = 150kg/m2, tra bảng theo [1] ta được: nt = 0,98;

• nđ - hệ số tác dụng đồng thời;

Coi khu vực tính toán như nhà công sở ta được: nđ = 0,7 ÷ 0,85, ta chọn

nđ = 0,8;

• F- diện tích chiếu sáng, m2;

• q - công suất chiếu sáng, W/m2; lấy định hướng theo [3]

Bảng 2.7: Bảng kết quả tính nhiệt truyền qua nền Q23

Tính cho phòng DVCC1:

Áp dụng công thức 2.8 với diện tích của phòng DVCC1 là 447,5m2, công suất chiếu sáng là 17W/m2, hệ số tác động tức thời nt = 0,98, hệ số tác động

đồng thời nđ = 0,8 nhiệt lượng do chiếu sáng tỏa ra:

2.2.6 Nhiệt hiện tỏa do máy móc

Đối với khu vực nhà trẻ số lượng thiết bị sử dụng không đáng kể và

không thường xuyên nên lượng nhiệt do máy tỏa ra có thể bỏ qua.

Đối với khu DVCC và VPGTSP, do chưa xác định được mục đích sử dụng và thiết bị có trong phòng nên ta không thể xác định chính xác được lượng nhiệt tỏa ra Ta có thể xác định một cách định hướng theo tài liệu HVAC-Equation, Data, and Rules of thumb, với khu vực văn phòng và trung tâm thương mại ta chọn q = 30, W/m2

2.2.7 Nhiệt hiện và ẩn do người tỏa

a) Nhiệt hiện do người tỏa

Nhiệt do người tỏa vào phòng chủ yếu bằng đối lưu và bức xạ, lượng nhiệt này được xác định bằng công thức sau theo [1]

Q4h = n n n qt , Wd h (2.9)

Trong đó:

• nt - hệ số tác động tức thời; tra bảng theo [1] ta được nt = 0,98;

• nh - hệ số tác động không đồng thời, ở đây ta lấy nh = 0,8;

• n - số người trong phòng, đã được tính trong bảng 1.1;

• qh - nhiệt lượng tỏa ra từ một người, W/người;

b) Nhiệt ẩn do người tỏa ra

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

Q4â = n.q , Wâ (2.10)

Trong đó:

• n - số người ở trong phòng điều hòa;

• qh - nhiệt ẩn tỏa ra từ 1 người, W/người

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

Không gian điều hòa cần thiết phải đưa gió tươi để đảm bảo lượng O2

cần thiết và nồng độ CO2 không vượt quá mức cho phép cho người ở trong phòng Do gió tươi có trạng thái entanpy IN, nhiệt độ tN và ẩm dung dN lớn hơn không khí trong nhà Do vậy khi đưa gió tươi vào phòng gió tươi sẽ toả ra một lượng nhiệt nhiệt hiện QhN và nhiệt ẩn QâN theo [1]

QhN = 1,2 .( n l tN − tT), W (2.11)

QâN = 3 .( n l dN − dT) , W (2.12)

Với:

• n - số lượng người trong phòng, giá trị này được lấy trong bảng 1.1;

• l - lượng không khí tươi cần cấp cho cho một người, l/s.người được lấy theo bảng 1.1;

• dT, dN - độ chứa hơi của không khí trong và ngoài nhà, g/kgkkk;

• tT, tN - nhiệt độ không khí trong và ngoài nhà, oC;

Tính cho phòng DVCC1 tầng 1:

Với số lượng người trong phòng là 90 người, lượng khí tươi cần cấp cho một người là 10 l/s.người, các thông số về nhiệt độ và độ chứa hơi của không khí trong và ngoài phòng được lấy theo bảng 1.2 và 1.3

Bảng 2.10: Nhiệt hiện Q4h và nhiệt ẩn Q4a do người tỏa ra

2.2.9 Nhiệt hiện và ẩn do gió lọt Q5h và Q5a

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

càng lớn Khí lạnh có xu hướng thoát ra ở phía dưới cửa và khí nóng ngoài trời lọt vào phía trên cửa Nhiệt hiện và ẩn do gió lọt được xác định như sau:

• ξ - hệ số kinh nghiệm, phụ thuộc vào thể tích của phòng và được tra theo [1]

Nếu số người ra vào nhiều, cửa đóng mở nhiều lần phải bổ sung thêm lượng nhiệt hiện và ẩn sau, theo [1]

Qbsh = 1,23 .( L tbs N − tT) , W (2.15)

Qbsâ = 3 .( L dbs N − dT) , W (2.16)

Trong đó: Lbs = 0,28 , / L n l sc (2.17)

n - số người qua cửa trong 1h;

Lc- lượng không khí rò lọt mỗi một lần mở cửa, m3/người được lấy theo [1] với loại cửa xoay Lc = 0,5m3/người

Tính cho phòng DVCC1 tầng 1

Thể tích của phòng là 2331m3 tra bảng ta được ξ = 0,4, các giá trị về nhiệt độ và độ chứa hơi của không khí trong và ngoài phòng được lấy theo bảng 1.2 và 1.3 Thay vào công thức 2.13 và 2.14 ta được:

Qbsh = 1,23.112.(35,4 25) 1433 , W − =

Qbsâ = 3.112.(20 13) 2352 , W − =

Tính tương tự cho các phòng còn lại Kết quả tính toán nhiệt cho từng phòng được thể hiện trong bảng 2.12 (quy ra đơn vị kW)

Bảng 2.12: Nhiệt hiện và ẩn do gió lọt mang vào Q5h và Q5a

Kết quả tính toán nhiệt cho toàn bộ công trình được thể hiện trong bảng 2.13

2.2.10 Tính toán tải nhiệt bằng phần mềm Trane700

Sự phát triển của công nghệ thông tin đã mang lại cho việc tính toán thiết

kế điều hòa không khí nói riêng những khả năng vô cùng lớn Với công việc tính toán thủ công, ta phải tra bảng và đồ thị mất rất nhiều thời gian, nhưng

khi ta sử dụng những phần mềm được lập trình sẵn thì kết quả đạt được rất nhanh chóng và chính xác, hiện nay có rất nhiều phần mềm tính nhiệt như như heatload của Daikin, HAP của Carrier, Trane 700 của Trane,…

Trace 700 là một trong những sản phẩm của hãng TRANE - chuyên sản xuất các thiết bị điều hòa không khí (từ máy 2 cục đến các máy Chiller với công suất lạnh 3000RT) Trace 700 là phần mềm hoàn chỉnh về tính toán tải lạnh, điện năng tiêu thụ và phân tích so sánh tính kinh tế của hệ thống

Trace 700 là một phần mềm phân tích và thiết kế tải lạnh ( HVAC load design & analysis software) được giới thiệu đầu tiên vào năm 1972 Phần mềm giúp các chuyên gia thiết kế HVAC tối ưu hóa công việc thiết kế hệ thống sưởi ấm, hệ thống thông gió và hệ thống điều hòa không khí của một tòa nhà, dựa trên việc sử dụng năng lượng và tuân theo các tiêu chuẩn quốc tế Trace 700 cũng là một trong những giải pháp giúp người thiết kế cũng như thi công có thể tính toán một cách chính xác các thông số cần thiết trong

dự án, tính năng của phần mềm này chia làm 2 nhóm chính:

Tính toán tải lạnh cho những công trình Điều hòa Không khí

Tính toán và phân tích năng lượng tiêu thụ và chi phí tốn kém cho hoạt động của công trình cũng như tính toán các thông số liên quan đến kinh tế của công trình

Trace700 là phần mềm có tính mở rất lớn, có nghĩa là chúng ta hoàn toàn

có thể can thiệp vào các thông số đã có trong thư viện kèm theo của phần mềm này Nhờ đó tạo tính đa năng rất nhiều cho người sử dụng hoàn toàn có thể tùy biến thêm bớt những thư viện mới như kho thư viện thời tiết tùy theo

ý mình, thay đổi hay tạo thêm các loại vật liệu mới phù hợp với công trình mình đang sử dụng

Phần mềm được Đại học IOWA Mỹ nghiên cứu và kiểm nghiệm tính chính xác của phần mềm

Phần mềm được xây dựng dựa trên tiêu chuẩn ASHRAE Standard

140-2004 (ver 6.2) và liên tục được cập nhật những thông tin mới từ các nhà nghiên cứu là thành viên của Trane

Kết quả tính toán bằng phầm mềm Trane700 được thể hiện trong phần phụ lục

Bảng 2.13: Kết quả tính nhiệt cho toàn bộ công trình

2.3 Thành lập và tính toán sơ đồ ĐHKK

2.3.1 Phân tích lựa chọn sơ đồ ĐHKK phù hợp

Sơ đồ điều hòa không khí được thiết lập dựa trên kết quả tính toán cân bằng nhiệt ẩm, đồng thời thỏa mãn các yêu cầu về tiện nghi của con người và yêu cầu công nghệ, phù hợp với điều kiện khí hậu Việc thành lập sơ đồ điều hòa phải căn cứ trên các kết quả tính toán như nhiệt hiện, nhiệt ẩn của phòng Tùy điều kiện cụ thể mà ta có thể chọn các sơ đồ: sơ đồ thẳng, sơ đồ tuần hoàn không khí 1 cấp, sơ đồ tuần hoàn không khí 2 cấp Sơ đồ tuần hoàn 1 cấp được sử dụng rộng rãi nhất vì hệ thống tương đối đơn giản, đảm bảo được các yêu cầu vệ sinh, vận hành không phức tạp lại có tính kinh tế cao Sơ đồ này được sử dụng cả trong lĩnh vực điều hòa tiện nghi và điều hòa công nghệ như hội trường, văn phòng,…

Qua phân tích đặc điểm của công trình, ta nhận thấy đây là công trình điều hoà không đòi hỏi nghiêm ngặt về chế độ nhiệt ẩm, do đó chỉ cần sử dụng sơ đồ tuần hoàn không khí 1 cấp là đủ đáp ứng các yêu cầu đặt ra Sơ đồ nguyên lý điều hòa không khí một cấp được minh họa trên hình 2.2

Hình 2.2: Sơ đồ tuần hoàn không khí 1 cấp.

1 – Cửa lấy gió tươi 4 – Quạt gió cấp 7 – Lọc bụi

3 – Thiết bị xử lý ẩm 6 – Miệng hồi 9 – Cửa gió hồi

Nguyên lý làm việc của hệ thống như sau:

Không khí ngoài trời có trạng thái N (tN, ϕN) qua cửa lấy gió đi vào buồng hòa trộn 2 Ở đây diễn ra quá trình hòa trộn giữa không khí ngoài trời

và không khí tuần hoàn có trạng thái T (tT, ϕT)

Không khí sau khi hòa trộn có trạng thái H (tH, ϕH) được xử lý trong thiết

bị cho đến trạng thái O ≡ V và được quạt thổi không khí vào trong phòng Không khí ở trong phòng có trạng thái T được quạt hút qua thiết bị lọc bụi, một phần không khí được tái tuần hoàn trở lại, phần còn lại được thải ra ngoài

2.3.2 Xác định thông số trạng thái các điểm trên đồ thị d-t

a) Điểm gốc G và hệ số nhiệt hiện SHF (Sensible Heat Factor): εh

Điểm gốc G được xác định trên ẩm đồ ở t = 240C và ϕ = 50%

b) Hệ số nhiệt hiện phòng RSHF (Room Sensible Heat Factor): εhf

Được xác định bằng biểu thức:

âf

hf hf

• Qhf -tổng nhiệt hiện của phòng (không có nhiệt hiện của gió tươi), kW;

• Qâf - tổng nhiệt ẩn của phòng (không có nhiệt ẩn của gió tươi), kW

c) Hệ số nhiệt hiện tổng GSHF (Grand Sensible Heat Factor): εht

• Qh - thành phần nhiệt hiện, kể cả phần nhiệt nhiệt do gió tươi đem vào, kW;

• Qâ - thành phần nhiệt ẩn, kể cả phần nhiệt ẩn do gió tươi đem vào, kW;

• GH - lưu lượng không khí qua dàn lạnh nhưng không trao đổi nhiệt ẩm với dàn, nên vẫn có trạng thái của điểm hoà trộn H, kg/s;

• G0 - lưu lượng không khí đi qua dàn lạnh có trao đổi nhiệt ẩm với dàn và đạt được trạng thái O, kg/s;

• G - tổng lưu lượng không khí qua dàn, kg/s

Hệ số này được chọn theo [1] ứng dụng cho ĐHKK thông thường ta được εBF = 0,15

e) Hệ số nhiệt hiện hiệu dụng ESHF: εhef

Được xác định bằng biểu thức:

ef ef ef

• Qhef - nhiệt hiện hiệu dụng của phòng ERSH, kW

Qhef = Qhf + εBF QhN (2.22)

• Qâef - nhiệt ẩn hiệu dụng của phòng ERLH, kW

Qâef = Qâf + εBF QâN (2.23)

f) Nhiệt độ đọng sương của thiết bị: t S

Nhiệt độ đọng sương của thiết bị là nhiệt độ mà khi ta tiếp tục làm lạnh hỗn hợp không khí tái tuần hoàn và không khí tươi Đường εht cắt đường

ϕ=100% tại S thì điểm S chính là điểm đọng sương và nhiệt độ ts là nhiệt độ đọng sương của thiết bị

Qâf = Q4â + Q5â = 5,85 5,48 11,33, + = kW

Thay vào công thức 2.18 ta được:

57,67

0,8457,67 11,33

ht

+

• Xác định hệ số nhiệt hiện hiệu dụng ESHF với hệ số εBF = 0,15

Nhiệt hiện hiệu dụng của phòng ERSH:

Qhef = Qhf + εBF QhN = 57,67 0,15.11,23 59,35 + = kW

Nhiệt ẩn hiệu dụng của phòng ERLH:

Qâef = Qâf + εBF QâN = 11,33 0,15.18,9 14,17, + = kW

Thay vào công thức 2.21 ta được:

59,35

0,8159,35 14,17

hef

+Tính tương tự cho các phòng còn lại Kết quả tính toán được thể hiện trong bảng 2.14

T S