Đề tài thiết kế hệ thống điều hòa không khí cho tòa nhà văn phòng cho thuê số 4 láng hạ hà nội

LỜI CẢM ƠNĐược sự phân công của các thầy trong bộ môn Kỹ thuật lạnh - Trường đại học Nha Trang, dưới sự hướng dẫn của thầy giáo PGS TS Nguyễn Đức Lợi - Viện KH & CN Nhiệt Lạnh Trường ĐHB

LỜI CAM ĐOAN

1 - Em xin cam đoan bản đồ án này do em độc lập nghiên cứu tính toán và thiết

kế dưới sự hướng hẫn của thầy giáo PGS TS Nguyễn Đức Lợi

2 - Để hoàn thành bản đồ án này, em chỉ sử dụng những tài liệu đã ghi trongmục tài liệu tham khảo, ngoài ra không sử dụng bất cứ tài liệu nào khác mà khôngđược liệt kê ở tài liệu tham khảo

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

Hà Nội, tháng 11 năm 2007

Sinh viên thực hiện:

Đinh Thanh Hùng

LỜI CẢM ƠN

Được sự phân công của các thầy trong bộ môn Kỹ thuật lạnh - Trường đại học Nha Trang, dưới sự hướng dẫn của thầy giáo PGS TS Nguyễn Đức Lợi - Viện KH

& CN Nhiệt Lạnh Trường ĐHBK Hà Nội em được giao thực hiện đề tài tốt nghiệp:

“ Thiết kế hệ thống Điều hòa không khí cho tòa nhà văn phòng cho thuê số 4 Láng

Hạ - Hà Nội ” Trong quá trình làm đồ án, do còn hạn chế về chuyên môn và kiến thức thực tế nên bản đồ án này chỉ dừng ở mức độ ban đầu của việc thiết kế một hệ thống điều hòa không khí và chắc chắn không tránh khỏi những sai sót Em rất mong sự đóng góp của các thầy cô cùng toàn thể các bạn để đề tài của em được hoàn thiện hơn.

Em xin chân thành cảm ơn các thầy cô trong bộ môn Kỹ thuật lạnh - Trường

ĐH Nha Trang, thầy giáo PGS TS Nguyễn Đức Lợi - Trường ĐHBK Hà Nội và Ban giám đốc, các anh, các chú trong Công ty cổ phần Việt Kim - chi nhánh Hà Nội là đơn vị nơi em thực tập tốt nghiệp đã tận tình giúp đỡ em hoàn thành bản đồ án này.

Hà Nội, tháng 11 năm 2007

Sinh viên thực hiện:

Đinh Thanh Hùng

MỤC LỤC

CHƯƠNG 1: Ý NGHĨA CỦA ĐIỀU HOÀ KHÔNG KHÍ, GIỚI THIỆU CÔNG

TRÌNH VÀ CHỌN CÁC THÔNG SỐ TÍNH TOÁN 5

1.1.Ý NGHĨA CỦA ĐIỀU HOÀ KHÔNG KHÍ 5

1.1.1 Tầm quan trọng của điều hoà không khí đối với con người 5

1.1.2 Tầm quan trọng của điều hòa không khí đối với sản xuất 6

1.2 GIỚI THIỆU CÔNG TRÌNH 9

1.3.TÍNH CHỌN CÁC THÔNG SỐ TÍNH TOÁN 11

1.3.1.Chọn cấp điều hoà không khí 11

1.3.2 Thông số tính toán ngoài trời 12

1.3.3 Thông số tính toán trong nhà 12

CHƯƠNG 2: PHÂN TÍCH HỆ THỐNG ĐIỀU HOÀ KHÔNG KHÍ VÀ CHỌN HỆ THỐNG ĐHKK CHO TOÀ NHÀ 14

2.1 HỆ THỐNG ĐIỀU HOÀ CỤC BỘ 14

2.1.1 Máy điều hoà cửa sổ 14

2.1.2 Máy điều hoà loại tách 15

2.2.HỆ THỐNG ĐIỀU HOÀ GỌN (TỔ HỢP) 16

2.2.1.Máy điều hoà tách: 16

2.2.2 Máy điều hoà nguyên cụm: 17

2.3 HỆ THỐNG ĐIỀU HOÀ TRUNG TÂM NƯỚC 18

2.3.1 Đặc điểm chung: 18

2.3.2 Máy làm lạnh nước (Water Chiller) 20

2.4 MÁY ĐIỀU HOÀ VRV 20

2.5 CHỌN HỆ THỐNG ĐIỀU HOÀ KHÔNG KHÍ CHO TOÀ NHÀ 23

CHƯƠNG 3: TÍNH CÂN BẰNG NHIỆT ẨM 24

3.2 TÍNH CÂN BẰNG NHIỆT 25

3.2.1 Nhiệt toả từ máy móc Q1 25

3.2.2 Nhiệt toả từ đèn chiếu sáng 27

3.2.3 Nhiệt toả từ người Q3 28

3.2.4 Nhiệt toả ra từ bán thành phẩm Q4 30

3.2.5 Nhiệt toả ra từ thiết bị trao đổi nhiệt Q5 30

3.2.6 Nhiệt toả do bức xạ mặt trời qua cửa kính Q6 30

3.2.7 Nhiệt toả do bức xạ mặt trời qua bao che Q7 32

3.2.8 Nhiệt toả do rò lọt không khí qua cửa Q8 34

3.2.9 Nhiệt thẩm thấu qua vách Q9 35

3.2.10 Nhiệt thẩm thấu qua trần Q10 41

3.2.11 Nhiệt thẩm thấu qua nền Q11 41

3.3 TÍNH TOÁN LƯỢNG ẨM THỪA 42

3.4 KIỂM TRA ĐỌNG SƯƠNG TRÊN VÁCH 44

3.5 TÍNH TOÁN HỆ SỐ GÓC TIA QUÁ TRÌNH 46

CHƯƠNG 4: THÀNH LẬP VÀ TÍNH TOÁN SƠ ĐỒ ĐIỀU HOÀ KHÔNG KHÍ .48

4.1 THÀNH LẬP SƠ ĐỒ ĐIỀU HOÀ KHÔNG KHÍ 48

4.2 TÍNH TOÁN SƠ ĐỒ TUẦN HOÀN KHÔNG KHÍ 1 CẤP MÙA HÈ 50

CHƯƠNG 5: TÍNH CHỌN MÁY VÀ CÁC THIẾT BỊ 54

5.1 Chọn dàn lạnh 54

5.2 Chọn dàn nóng 58

5.3 Chọn bộ chia gas (REFNET) 59

5.4 Chọn đường ống dẫn môi chất 60

5.5 Chọn tháp giải nhiệt và chọn bơm nước 61

1 Chọn tháp 61

2 Chọn Bơm nước 61

5.6 Chọn hệ thông gió thu hồi nhiệt HRV 65

5.7 Chọn bộ điều khiển 66

CHƯƠNG 6: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐƯỜNG ỐNG GIÓ 68

6.1 TỔNG QUAN 68

6.2 LỰA CHỌN VÀ BỐ TRÍ HỆ THỐNG PHÂN PHỐI KHÔNG KHÍ 68

6.2.1 Lựa chọn miệng thổi và miệng hồi 68

6.2.2 Chọn các thiết bị phụ của đường ống gió 69

6.3 TÍNH TOÁN THIẾT KẾ ĐƯỜNG ỐNG GIÓ TƯƠI 70

6.4 TÍNH TOÁN THIẾT KẾ ĐƯỜNG ỐNG HÚT GIÓ THẢI 72

6.4.1 Tính toán thiết kế đường ống hút gió thải tầng hầm 72

6.4.2 Tính toán thiết kế đường ống hút gió thải nhà vệ sinh 75

CHƯƠNG 7: CÁC BIỆN PHÁP THI CÔNG LẮP ĐẶT, VẬN HÀNH, BẢO DƯỠNG VÀ SỬA CHỮA 77

7.1 BIỆN PHÁP THI CÔNG LẮP ĐẶT 77

7.1.1 Lắp đặt hệ ống dẫn môi chất lạnh và hệ thoát nước ngưng 77

7.1.2 Lắp đặt hệ thống điện 82

7.1.3 Lắp đặt các dàn nóng và dàn lạnh (Outdoor và Indoor) 82

7.1.4 Hút chân không và nạp gas vào hệ đường ống môi chất 83

7.2 CÔNG TÁC VẬN HÀNH 85

7.2.1 Vận hành máy nén 85

7.2.2 Vận hành các thiết bị tự động 85

7.3 CÔNG TÁC BẢO DƯỠNG VÀ SỬA CHỮA 85

CHƯƠNG 1: Ý NGHĨA CỦA ĐIỀU HOÀ KHÔNG KHÍ, GIỚI THIỆU CÔNG TRÌNH VÀ CHỌN CÁC THÔNG SỐ TÍNH

TOÁN

Ngay từ thời xa xưa con người đã luôn tìm cách để sinh tồn chống lại thiênnhiên khắc nghiệt, đã biết đốt lửa để sưởi ấm vào mùa đông giá rét, sống ở sâutrong hang đá để tránh cái nắng gay gắt của mùa hè Nhưng phải đến đầu thế kỷ 20thì lý thuyết về điều hoà không khí mới thực sự phát triển, hoàn thiện và ngày nay

đã trở thành một phần quan trọng trong kỹ thuật và đời sống của con người trên thếgiới

1.1.Ý NGHĨA CỦA ĐIỀU HOÀ KHÔNG KHÍ

1.1.1 Tầm quan trọng của điều hoà không khí đối với con người

Tất cả các nước trên thế giới, dù ở vùng hàn đới hay nhiệt đới đều phải cần đếnđiều hoà không khí để tạo ra một môi trường tiện nghi, đảm bảo chất lượng cuộcsống

Nước ta thuộc vùng khí hậu nhiệt đới nóng ẩm có gió mùa và gió phơn TâyNam, nhiệt độ trung bình năm và độ ẩm tương đối khá cao Với nhiệt độ và độ ẩmcao đó cộng vào đó là bức xạ mặt trời qua cửa kính, nhất là những tòa nhà kiến trúchiện đại có diện tích cửa kính rất lớn, bên trong lại có nhiều nguồn tỏa nhiệt, tỏa ẩmkhác như người, thiết bị chiếu sáng, thiết bị điện - điện tử… làm cho nhiệt độ và độ

ẩm không khí trong phòng tăng cao, vượt xa giới hạn tiện nghi nhiệt đối với conngười Để đảm bảo cho con người có một môi trường thoải mái thì chỉ có điều hòamới giải quyết được vấn đề nêu trên

Ngày nay ta có khó thể hình dung được nếu không có điều hòa không khí trongcác tòa nhà cao tầng, công sở, khách sạn, nhà hát… thì các công trình đó có pháthuy được hết hiệu quả sử dụng của nó hay không Nền kinh tế nước ta hiện nay đã

có những bước tiến đáng kể, đời sống của nhân dân ngày càng được cải thiện, nhiềugia đình ở các đô thị cũng đã thấy được sự cần thiết phải lắp đặt hệ thống điều hòa

không khí trong ngôi nhà của mình để đảm bảo một môi trường vi khi hậu bên trongphù hợp với điều kiện vệ sinh, đảm bảo sức khỏe.

Trong ngành y tế, nhiều bệnh viện cũng trang bị hệ thống điều hòa không khítrong các phòng điều trị bệnh nhân để tạo ra môi trường vi khí hậu tối ưu giúp chongười bệnh nhanh chóng hồi phục sức khỏe Điều hòa không khí tạo ra các phòng vikhí hậu nhân tạo với độ trong sạch tuyệt đối của không khí và nhiệt độ, độ ẩm đượckhống chế ở mức tối ưu để tiến hành các quá trình y học quan trọng như nuôi cấyvacxin, bảo quản mô, phẩu thuật…

Mặc dù chi phí lắp đặt hệ thống điều hòa không khí là khá tốn kém nhưng nhucầu về điều hòa không khí để phục vụ cho sinh hoạt bảo vệ sức khỏe cho con người

là quá rõ ràng không thể phủ nhận

1.1.2 Tầm quan trọng của điều hòa không khí đối với sản xuất

Nền công nghiệp hiện đại rất cần môi trường không khí với thành phần và cácthông số vật lý như nhiệt độ, độ ẩm thích hợp để thực hiện các quá trình công nghệ.Trong công nghiệp ngành điều hoà không khí đã có những bước tiến nhanhchóng Ngày nay người ta không thể tách rời kỹ thuật điều tiết không khí với cácngành như cơ khí chính xác, kỹ thuật điện tử và vi điện tử, kỹ thuật phim ảnh, máytính điện tử, kỹ thuật quang học…Để đảm bảo chất lượng cao của các sản phẩm, đểđảm bảo các máy móc, thiết bị làm việc bình thường cần có những yêu cầu nghiêmngặt về các điều kiện và thông số của không khí như thành phần, độ ẩm, nhiệt độ,

độ chứa bụi và các hoá chất độc hại… Ví dụ như trong công nghiệp kỹ thuật điệnthì để sản xuất được dụng cụ điện cần không chế nhiệt độ trong khoảng từ 20oC đến

22oC, độ ẩm từ 50 đến 60%

Trong ngành cơ khí, chế tạo dụng cụ đo lường, dụng cụ quang học, độ trongsạch và ổn định của nhiệt độ và độ ẩm là điều kiện quyết định cho chất lượng, độchính xác và độ bền của sản phẩm Nếu các linh kiện, chi tiết của máy đo, kínhquang học được chế tạo trong điều kiện nhiệt độ, độ ẩm không ổn định làm cho độ

co dãn khác nhau về kích thước của chi tiết sẽ làm giảm độ chính xác của máy móc.Bụi xâm nhập vào bên trong máy sẽ làm tăng độ mài mòn giữa các chi tiết và dụng

cụ chóng hư hỏng, chất lượng giảm sút rõ rệt

Trong công nghiệp sợi và dệt, điều hòa không khí có ý nghĩa quan trọng Khi độ

ẩm không khí cao, độ dính kết, ma sát giữa các xơ bông sẽ lớn và quá trình kéo sợi

sẽ khó khăn, ngược lại độ ẩm quá thấp sẽ làm cho sợi dễ bị đứt, năng suất kéo sợi sẽ

bị giảm

Trong công nghiệp chế biến thực phẩm, nhiều quá trình công nghệ đòi hỏi phải

có môi trường không khí thích hợp Nếu độ ẩm quá thấp sẽ làm cho sản phẩm khôhanh, giảm khối lượng và chất lượng sản phẩm Ngược lại nếu độ ẩm quá cao cộngvới nhiệt độ cao thì đó là môi trường tốt để vi sinh vật phát triển làm giảm chấtlượng hoặc phân huỷ sản phẩm Bên cạnh đó lượng nhiệt và hơi ẩm toả ra bên trongphân xưởng tương đối lớn, thường xảy ra hiện tượng đọng sương trên bề mặt kếtcấu bao che hoặc bề mặt thiết bị, máy móc gây mất vệ sinh và tạo điều kiện cho vikhuẩn, vi sinh vật phát triển Tất cả những vấn đề bất lợi đó đều có thể giải quyếtđược bằng hệ thống điều hoà không khí

Trong công nghiệp chế biến và sản xuất chè đen, quá trình vò che, ủ lên men cótác dụng làm cho chất dinh dưỡng trong lá chè tiếp xúc với không khí và oxy hoákết hợp với các quá trình biến đổi sinh hoá khác tạo ra các axit amin, giữ màu sắc

và hương vị thơm ngon của chè Các quá trình này đòi hỏi phải tiến hành ở điềukiện mát mẻ và độ ẩm cao

Công nghiệp chế biến thuốc lá và sản xuất thuốc điếu có đạt được năng suất vàchất lượng hay không là nhờ một phần quan trọng vào hệ thống điều hoà không khí.Thuốc lá là một loại nguyên liệu rất nhạy cảm với nhiệt độ và độ ẩm không khí, đặcbiệt là độ ẩm Nếu như nhiệt độ, độ ẩm không ổn định thì độ dẻo, kích thước củagiấy cuốn cũng như tính chất cơ lí của sợi thuốc cũng thay đổi làm cho máy móchoạt động kém hiệu quả và sản phẩm kém chất lượng Đặc biệt là công đoạn ủ lênmen thuốc lá trước khi thái sợi, nhiệt độ và độ ẩm được duy trì theo một quy trìnhchặt chẽ nhất định: thời gian đầu trong 2 ÷ 3 ngày nhiệt độ được nâng dần lên từnhiệt độ trung bình đến mức 50 ÷ 60oC, sau đó nhiệt độ giữ không đổi ở mức trêntrong thời gian 6 ÷ 7 ngày, cuối cùng là giai đoạn hạ nhiệt độ từ từ trở về nhiệt độbình thường trong khoảng thời gian 2 ÷ 3 ngày Độ ẩm được khống chế ở mức 90 ÷95%

Các thông số của môi trường không khí trong các nhà máy sản xuất phim, giấyảnh cũng cần được duy trì ở mức nhất định và chặt chẽ bằng hệ thống điều hoàkhông khí (Ví dụ việc bảo quản phim cần khống chế nhiệt độ trong khoảng từ 18oCđến 22oC, độ ẩm từ 40 đến 60%) Bụi rất dễ bám vào bề mặt phim, giấy ảnh làmgiảm chất lượng sản phẩm Nhiệt độ cao trong phân xưởng làm nóng chảy lớp thuốcảnh phủ trên bề mặt phim và giấy ảnh Độ ẩm quá thấp gây ra hiện tượng khô vênh,cong queo của giấy và phim Ngược lại độ ẩm quá cao làm cho sản phẩm dính bếtvào nhau.

Trong lĩnh vực hàng không: Việc điều tiết không khí cho máy bay (đặc biệt chobuồng lái) cũng trở nên rất quan trọng Tốc độ máy bay càng cao, buồng lái càngnóng Tuy ở độ cao lớn, không khí rất lạnh nhưng do không khí đập vào vỏ ngoài,động năng biến thành nhiệt năng làm cho máy bay bị bao trùm bởi một lớp khôngkhí nóng Hơn nữa, vì phải đảm bảo áp suất trong khoang máy bay bằng áp suất khíquyển trên mặt đất nên phải nén không khí khí loãng bên ngoài máy bay để cungcấp cho các khoang Quá trình nén này cũng làm cho nhiệt độ không khí tăng đáng

kể Trên máy bay thường có hệ thống nén khí turbin để cung cấp khí nén cho cácđộng cơ phản lực nên chu trình lạnh nén khí để điều hoà không khí là phù hợp hơn

cả Ở đây cần trang bị thêm một máy giản nở turbin phù hợp và hiệu quả với cácthiết bị trao đổi nhiệt thích hợp là đã có một hệ thống điều hoà không khí hoànchỉnh

Điều hoà không khí còn tác động mạnh đến sự phát triển của bơm nhiệt, mộtloại máy lạnh dùng để sưởi ấm vào mùa đông Bơm nhiệt thực ra chỉ là một loạimáy lạnh với khác biệt ở mục đích sử dụng Gọi là máy lạnh khi người ta sử dụnghiệu ứng lạnh ở thiết bị bay hơi còn gọi là bơm nhiệt khi sử dụng nguồn nhiệt lấy từthiết bị ngưng tụ

Ở các nước tiên tiến các chuồng trại chăn nuôi của công nghiệp sản xuất thịt sữađược điều hoà không khí để có thể đạt được tốc độ tăng trọng cao nhất vì gia súc vàgia cầm có khoảng nhiệt độ và độ ẩm thích hợp để tăng trọng và phát triển Ngoàikhoảng nhiệt độ đó, quá trình phát triển và tăng trọng giảm xuống và nếu vượt quagiớ hạn nhất định chúng có thể bị sút cân hoặc bệnh tật

Đối với văn phòng làm việc như đã giới thiệu ở trên Toà nhà là một công trìnhlớn và đẹp với các trang thiết bị hiện đại, có các yêu cầu cao về vi khí hậu nên việclắp đặt một hệ thống điều hoà không khí là rất cần thiết.

1.2 GIỚI THIỆU CÔNG TRÌNH

Trung tâm thương mại và văn phòng cho thuê số 4 Láng Hạ là một toà nhà hiệnđại cao 15 tầng có diện tích mặt bằng là 760 m2 với hướng chính là hướng ĐôngNam Toà nhà được xây dựng để cho thuê làm văn phòng làm việc Đây là mộtcông trình điều hoà tiện nghi, có nhu cầu điều hoà không khí về cả mùa hè và mùađông

Tầng 1 của toà nhà có 3 khu vực cần điều hoà, đó là:

- Phòng làm việc: Phòng làm việc của tầng 1 có diện tích 505 m2, các cửa sổkính chủ yếu được bố trí ở 3 hướng đó là hướng Đông Bắc, hướng Đông Nam vàTây Bắc Ngoài ra còn một cửa ra vào thông với cầu thang thoát hiểm

- Hành lang thang máy: Hành lang thang máy có diện tích 23 m2, có 1 cửa ravào thông sang khu vệ sinh và 2 cửa thông sang khu vực làm việc

- Phòng quản lý: Phòng quản lý có diện tích 17 m2, có 1 cửa sổ kính hướngTây Bắc và một cửa ra vào thông với sảnh Phòng phuc vụ cho công tác quản lý toànhà

Tầng 2, 3 có 2 khu vực cần điều hoà, đó là:

- Phòng làm việc: Phòng làm việc của tầng 2 có diện tích 528 m2, các cửa sổkính được bố trí cả bốn hướng nhưng chủ yếu là hướng Đông Bắc và hướng ĐôngNam Ngoài ra phòng có một cửa ra vào thông với cầu thang thoát hiểm

- Hành lang thang máy: Hành lang thang máy có diện tích 28 m2, có 2 cửa ravào thông sang khu vệ sinh và 1 cửa thông sang khu vực làm việc

- Phòng quản lý: Phòng quản lý có diện tích 40 m2, cửa sổ kính được bố trí ởhai hướng đó là hướng Tây Nam và hướng Tây Bắc, ngoài ra phòng có một cửa ravào thông với sảnh Phòng phuc vụ cho công tác quản lý toà nhà

Tầng 4 có 2 khu vực cần điều hoà:

- Phòng làm việc: Phòng làm việc của tầng 2 có diện tích 528 m2, các cửa sổđược bố trí cả bốn hướng nhưng chủ yếu là hướng Đông Bắc và hướng Đông Nam.Ngoài ra phòng có một cửa ra vào thông với cầu thang thoát hiểm

- Hành lang thang máy: Hành lang thang máy có diện tích 28 m2, có 2 cửa ravào thông sang khu vệ sinh và 1 cửa thông sang khu vực làm việc

- Phòng quản lý: Phòng quản lý có diện tích 40 m2, cửa sổ kính được bố trí ởhai hướng đó là hướng Tây Nam và hướng Tây Bắc, ngoài ra phòng có một cửa ravào thông với sảnh Phòng phuc vụ cho công tác quản lý toà nhà

Tầng 5 đến tầng 14 có 2 khu vực cần điều hoà:

- Phòng làm việc: Phòng làm việc của tầng 2 có diện tích 528 m2, các cửa sổkính được bố trí cả bốn hướng nhưng chủ yếu là hướng Đông Bắc và hướng ĐôngNam Ngoài ra phòng có một cửa ra vào thông với cầu thang thoát hiểm

- Hành lang thang máy: Hành lang thang máy có diện tích 28 m2, có 2 cửa ravào thông sang khu vệ sinh và 1 cửa thông sang khu vực làm việc

- Phòng quản lý: Phòng quản lý có diện tích 40 m2, cửa sổ kính được bố trí ởhai hướng đó là hướng Tây Nam và hướng Tây Bắc, ngoài ra phòng có một cửa ravào thông với sảnh Phòng phuc vụ cho công tác quản lý toà nhà

Tầng 15 có 2 khu vực cần điều hoà:

- Phòng làm việc: Phòng làm việc của tầng 15 có diện tích 150 m2, các cửa sổkính được bố tri ở hai hướng đố là Đông Nam và Tây Nam

- Hội trường: Hội trường có diện tích 293 m2, các cửa sổ kính được bố trí ở haihướng đó là hướng Đông Bắc và hướng Tây Bắc Ngoài ra còn có một cửa ra vàothông với cầu thang thoát hiểm Phòng phục vụ cho các buổi họp, hội thảo của toànhà

- Phòng quản lý: Phòng quản lý có diện tích 40 m2, cửa sổ kính được bố trí ởhai hướng Tây Bắc, ngoài ra phòng có một cửa ra vào thông với sảnh Phòng phuc

vụ cho công tác quản lý toà nhà

Các nguồn nhiệt ở đây chủ yếu là do người toả ra, do tổn thất nhiệt từ bên ngoàitruyền vào nhà và ở một số phòng có sự toả nhiệt của các thiệt bị điện, điện tử

Hệ thống điều hoà không khí cần phục vụ cho toàn bộ các gian phòng nói trên từtầng 1 đến tầng 15 Hệ thống điều hoà không khí ở đây phải đảm bảo được tiệnnghi, thoả mãn yêu cầu vi khí hậu nhưng không làm ảnh hưởng đến kết cấu xâydựng và trang trí nội thất bên trong của toà nhà cũng như cảnh quan xung quanh.

1.3.TÍNH CHỌN CÁC THÔNG SỐ TÍNH TOÁN

1.3.1.Chọn cấp điều hoà không khí

Căn cứ theo mức độ tin cậy và tính kinh tế của hệ thống điều hoà không khí màngười ta chia ra làm 3 cấp điều hoà không khí:

- Hệ thống điều hoà không khí cấp 1 duy trì các thông số trong nhà với mọiphạm vi biến thiên nhiệt độ ngoài trời từ nhiệt độ cực tiểu (mùa lạnh) đến nhiệt độcực đại (mùa nóng) Hệ thống điều hoà không khí cấp 1 có độ tin cậy rất cao nhưnggiá thành lớn nên chỉ sử dụng trong những trường hợp đòi hỏi chế độ nhiệt ẩmnghiêm ngặt và độ tin cậy cao

- Hệ thống điều hoà không khí cấp 2 duy trì được các thông số trong nhà ở mộtphạm vi cho phép với độ sai lệch không quá 200 h trong một năm, điều đó có nghĩa

là thông số trong nhà có thể cho phép sai lệch so với chế độ tính toán khi có biếnthiên nhiệt ẩm ngoài trời cực đại hoặc cực tiểu

- Hệ thống điều hoà không khí cấp 3 duy trì được các thông số trong nhà ở mộtphạm vi cho phép với độ sai lệch không quá 400 h trong một năm Hệ thống điềuhoà không khí cấp 3 có độ tin cậy không cao lắm nhưng rẻ tiền, vì vậy được sửdụng phổ biến trong các công trình dân dụng như rạp hát, thư viện, hội trường, vănphòng,… hoặc các nhà máy xí nghiệp không đòi hỏi cao về chế độ nhiệt ẩm

Trung tâm thương mại và Văn Phòng cho thuê số 4 Láng Hạ là một công trìnhdân dụng được sử dụng để làm văn phòng làm việc, không đòi hỏi nghiêm ngặt vềchế độ nhiệt ẩm, các phòng luôn có người ra vào nên việc duy trì chính xác cácthông số nhiệt ẩm trong nhà với mọi phạm vi nhiệt độ ngoài trời là rất khó và trởnên lãng phí nếu sử dụng hệ thống cấp 1 hoặc hệ thống cấp 2 Hơn nữa với quy môcông trình như đã giới thiệu thì chi phí đầu tư, lắp đặt và vận hành hệ thống ĐHKK

ở đây chắc chắn sẽ không nhỏ cho nên ta chọn hệ thống điều hoà tiện nghi cấp 3

1.3.2 Thông số tính toán ngoài trời

Công trình được xây dựng tại thành phố Hà Nội, căn cứ vào điều kiện khí hậutại nơi đây ta chọn các thông số nhiệt độ, độ ẩm ngoài trời vào mùa hè theo tiêuchuẩn Việt Nam TCVN 5687-1992

Thông số nhiệt độ và độ ẩm ngoài trời tN, N vào mùa hè được chọn theo tiêuchuẩn Việt Nam TCVN 5687-1992, cụ thể như sau:

- tN = ttb max (nhiệt độ cực đại trung bình của tháng nóng nhất);

- N = 13-15 (ĐĐộ ẩm không khí lấy vào thời điểm 13-15h trong ngày của thángnóng nhất)

Theo bảng 1.7 [1] nhiệt độ và độ ẩm của các địa phương dùng để tính toán hệthống điều hoà không khí trích từ TCVN 4088-1985 [1] ta có các thông số tính toánngoài trời tN, N của công trình cho hệ thống ĐHKK cấp 3 tại Hà Nội như sau:

Bảng 1.1 Thông số tính toán ngoài trời.

Mùa

Thông sốNhiệt độ tN,

1.3.3 Thông số tính toán trong nhà

Các thông số tính toán trong nhà tT, T cần phải được chọn phù hợp với yêu cầu

vệ sinh và yêu cầu kinh tế

Mùa nóng ở nước ta không khí có nhiệt độ và độ ẩm khá cao, nên cần xây dựngcác không gian đệm (là khoảng không gian để đảm bảo không có sự chênh lệchnhiệt độ đột ngột khi ra vào phòng có điều hoà) Các không gian này thường là hànhlang, sảnh …và có nhiệt đô thấp hơn nhiệt độ trong phòng từ 3  4 K

Thông số tính toán trong nhà được chọn theo TCVN 5687-1992 và được giớithiệu trong bảng 1.2

Bảng 1.2 Thông số tính toán không khí trong nhà

Không gian Mùa

Thông sốNhiệt độ,

0C Độ ẩm, % EntanpykJ/kg Độ chứa ẩmg/kg

CHƯƠNG 2: PHÂN TÍCH HỆ THỐNG ĐIỀU HOÀ KHÔNG KHÍ VÀ CHỌN HỆ THỐNG ĐHKK CHO TOÀ NHÀ

Hệ thống điều hoà không khí là tập hợp máy móc, thiết bị, dụng cụ… được kếtnối với nhau thành một hệ thống để tiến hành các quá trình xử lý không khí như làmlạnh, sưởi ấm, khử ẩm, gia ẩm… điều chỉnh duy trì các thông số nhiệt độ, độ ẩm, độsạch, khí tươi, sự tuần hoàn không khí trong phòng nhằm đáp ứng nhu cầu về tiệnnghi và công nghệ

Hệ thống điều hoà không khí rất đa dạng và phong phú, do đó việc phân loại rấtphức tạp Ở đây xin giới thiệu một số loại hệ thống điều hoà thông dụng

2.1 HỆ THỐNG ĐIỀU HOÀ CỤC BỘ

Máy điều hoà cục bộ gồm có hai loại chính là máy điều hoà cửa sổ và máy điềuhoà loại tách năng suất đến 7 kW (24000Btu/h) Đây là loại máy nhỏ, hoạt độnghoàn toàn tự động, lắp đặt, vận hành, bảo trì, bảo dưỡng sửa chữa dễ dàng, tuổi thọtrung bình, độ tin cậy cao, giá thành rẻ thích hợp với các căn hộ nhỏ

Nhược điểm cơ bản của hệ thống là rất khó lắp đặt cho các căn phòng lớn, hộitrường, phân xưởng, các toà nhà cao tầng như khách sạn, văn phòng vì khi đó bố trícụm dàn nóng khó khăn và làm mất cảnh quan toà nhà

2.1.1 Máy điều hoà cửa sổ

Máy điều hoà cửa sổ là loại máy điều hoà không khí nhỏ nhất cả về năng suấtlạnh và kích thước cũng như khối lượng Toàn bộ các thiết bị chính như máy nén,dàn ngưng, dàn bay hơi, quạt giải nhiệt, quạt dàn lạnh, các thiết bị điều khiển… đềuđược lắp đặt trong một vỏ gọn nhẹ

Ưu nhược điểm của hệ thống điều hoà cửa sổ:

- Chỉ cần cắm điện là máy chạy không cần công nhân lắp đặt có tay nghề cao

- Có sưởi mùa đông bằng bơm nhiệt;

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

- Nhiệt độ trong phòng được điều chỉnh nhờ thermostat với độ dao động khálớn, độ ẩm tự biến đổi theo nên không khống chế được độ ẩm, điều chỉnh theochế độ on-off;

2.1.2 Máy điều hoà loại tách

Máy điều hoà loại tách bao gồm có hai cụm: Cụm trong nhà và cụm ngoài trời.Cụm trong nhà gồm dàn lạnh, bộ điều khiển, quạt ly tâm kiểu trục cán Cụm ngoàitrời gồm lốc, dàn nóng, quạt hướng trục Hai cụm được nối với nhau bằng đườngống gas đi và về Ống xả nước ngưng từ dàn bay hơi ra và đường dây điện đôi khiđược bố trí dọc theo hai đường ống này thành một búi ống

Máy điều hoà hai và nhiều cụm có nhiều ưu điểm trong đó việc giảm được tiếng

ồn trong nhà rất phù hợp với yêu cầu tiện nghi nên được sử dụng rộng rãi trong giađình

Một ưu điểm khác là dễ lắp đặt, dễ bố trí dàn lạnh và dàn nóng, ít phụ thuộc vàokết cấu của nhà, tiết kiệm diện tích lắp đặt, bảo đảm thẩm mỹ cao

Nhược điểm chủ yếu là:

+ Không lấy được gió tươi nên cần có quạt lấy gió tươi

+ Ống dẫn gas dài hơn, dây điện tốn nhiều hơn

+ Giá thành đắt hơn

+ Ồn về phía ngoài nhà ảnh hưởng đến các căn hộ bên cạnh

Khi lắp đặt, thường dàn lạnh cao hơn dàn ngưng nhưng chiều cao không nên quá3m và chiều dài ống dẫn gas không nên quá 10 m

2.2.HỆ THỐNG ĐIỀU HOÀ GỌN (TỔ HỢP)

2.2.1.Máy điều hoà tách:

a) Máy điều hoà tách không ống gió:

Có thể nói, nhiều máy điều hòa tách của hệ thống điều hòa gọn và của hệ thốngđiều hòa cục bộ chỉ khác nhau về cỡ máy hay năng suất lạnh Do năng suất lạnh lớnhơn nên kết cấu của cụm dàn nóng và dàn lạnh đôi khi cũng có nhiều kiểu dánghơn Cụm dàn nóng có kiểu quạt hướng trục thổi lên trên với 3 mặt dàn Cụm dànlạnh cũng đa dạng hơn rất nhiều, ngoài loại treo tường, còn có loại treo trần, dấutrần, kê sàn…đôi khi trong điều hòa thương nghiệp, công nghệ, người ta còn gặploại tách đặc biệt cụm dàn nóng chỉ có quạt, còn máy nén lại được lắp cùng với dànlạnh

Ưu nhược điểm của các loại máy này giống như máy cục bộ hai cụm Nhượcđiểm chính của loại máy này là không có khả năng lấy gió tươi nên cần có quạtthông gió đặc biệt cho các không gian đông người, khi gió lọt qua cửa không đủcung cấp ôxi cho phòng

b) Máy điều hoà có ống gió:

Máy điều hoà tách có ống gió thường gọi là máy điều hoà thương nghiệp kiểutách, năng suất lạnh từ 12.000 Btu/h đến 240.000Btu/h Dàn lạnh được bố trí quạt lytâm cột áp cao nên có thể lắp thêm ống gió để phân phối đều gió trong phòng rộnghoặc đưa gió đi xa phân phối cho nhiều phòng khác nhau

c) Máy điều hoà dàn ngưng đặt xa:

Đa số các máy điều hoà tách có máy nén bố trí chung với cụm dàn nóng.Nhưng một số trường hợp máy nén lại nằm trong cụm dàn lạnh, người ta gọi đó làmáy nén có dàn ngưng đặt xa

Máy điều hoà dàn ngưng đặt xa cũng có các yêu điểm và nhược điểm của máyđiều hoà tách, nhưng do máy nén bố trí ở cụm dàn lạnh nên độ ồn trong nhà cao.Chính vì điều đó mà máy điều hoà dàn ngưng đặt xa không thích hợp cho điều hoàtiện nghi, chỉ dùng loại máy náy cho điều hoà công nghệ hoặc thương nghiệp,những nơi chấp nhận được độ ồn của máy

2.2.2 Máy điều hoà nguyên cụm:

a) Máy điều hoà lắp mái:

Máy điều hoà lắp mái (Rooftop Air Conditioner) là máy điều hoà nguyên cụm

có năng suất lạnh trung bình và lớn, chủ yếu trong thương nghiệp và công nghiệp.Cụm dàn nóng và dàn lạnh được gắn với nhau thành một khối duy nhất Quạt dànlạnh là loại quạt ly tâm cột áp cao Máy được bố trí ống phân phối gió lạnh và ốnggió hồi Ngoài khả năng lắp đặt máy trên mái của phòng điều hoà còn có khả nănglắp đặt ở ban công hoặc mái hiên

Các loại máy điều hoà lắp mái loại đời mới có nhiều ưu điểm hơn như máy nénxoắn ốc nhẹ hơn 10% và gọn hơn 30% so với máy pittông, làm cho kích thước máygọn nhẹ hơn nhiều Ưu điểm khác của máy xoắn ốc là đỡ rung và ồn nhiều so vớimáy nén pittông

b) Máy điều hoà nguyên cụm giải nhiệt nước:

Do bình ngưng của máy giải nhiệt bằng nước rất gọn nhẹ, không chiếm diện tích

và không gian lắp đặt lớn như giải nhiệt gió nên thường được bố trí cùng máy nén

và dàn bay hơi thành một tổ hợp hoàn chỉnh Toàn bộ máy và thiết bị lạnh như máynén, bình ngưng, dàn lạnh và các thiết bị khác được bố trí gọn vào trong một vỏdạng tủ Do bình ngưng làm mát bằng nước nên máy thường đi kèm với tháp giảinhiệt và bơm nước Tủ có cửa gió cấp để lắp đường ống gió phân phối và có cửa gióhồi cũng như cửa gió tươi, các phin lọc trên các đường ông gió

Máy điều hoà nguyên cụm giải nhiệt nước có ưu điểm cơ bản là:

- Được sản xuất hàng loạt và lắp ráp hoàn chỉnh tại nhà máy nên có độ tin cậy,tuổi thọ và mức độ tự động cao, giá thành rẻ, máy gọn nhẹ, chỉ cần nối với hệ thốngnước làm mát và hệ thống ống gió là có thể hoạt động được

- Vận hành kinh tế trong điều kiện thay đổi

- Lắp đặt nhanh chóng, không cần thợ chuyên ngành lạnh, vận hành, bảodưỡng, vận chuyển dễ dàng

- Bố trí dễ dàng trong các phân xưởng sản xuất và các nhà hàng, siêu thị chấpnhận được độ ồn cao

2.3 HỆ THỐNG ĐIỀU HOÀ TRUNG TÂM NƯỚC

2.3.1 Đặc điểm chung:

Hệ thống điều hoà trung tâm nước là hệ thống sử dụng nước lạnh để làm lạnhkhông khí qua các dàn trao đổi nhiệt FCU và AHU Hệ điều hoà trung tâm nướcbao gồm:

- Máy làm lạnh nước (Water Chiller) hay máy sản xuất nước lạnh thường từ

120C xuống 70C

- Hệ thống ống dẫn nước lạnh

- Hệ thống nước giải nhiệt

- Nguồn nhiệt để sưởi ấm, để điều chỉnh nhiệt độ, độ ẩm và sưởi ấm mùa đôngthường do nồi hơi nước nóng hoặc thanh điện trở cung cấp

- Các dàn trao đổi nhiệt để làm lạnh hoặc sưởi ấm không khí bằng nước nóngFCU (Fan Coil Unit) hoặc AHU (Air Handling Unit)

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

- Hệ tiêu âm và giảm âm

- Hệ thống lọc bụi, thanh trùng và triệt khuẩn cho không khí

- Hệ thống tự động điều chỉnh nhiệt độ, độ ẩm phòng, điều chỉnh gió tươi, gióhồi và phân phối không khí, điều chỉnh năng suất lạnh và điều khiển cũng như báohiệu và bảo vệ toàn bộ hệ thống

Hệ thống trung tâm nước có các ưu điểm cơ bản sau:

- Có vòng tuần hoàn an toàn là nước nên không sợ ngộ độc hoặc tai nạn do rò

rỉ môi chất lạnh ra ngoài

- 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 như khách sạn, văn phòng với mọi chiều cao vàmọi kiến trúc mà không làm mất cảnh quan

- So với ống gió thì ống nước nhỏ hơn, do đó tiết kiệm được nguyên vật liệuxây dựng

-Có khả năng xử lý độ sạch không khí cao, đáp ứng mọi yêu cầu về độ sạchbụi bẩn, tạp chất và mùi…

- Ít phải bảo dưỡng sửa chữa…

- Năng suất lạnh hầu như khơng bị hạn chế So với hệ thống điều hồ VRV,vịng tuần hồn mơi chất lạnh đơn giản hơn nhiều nên dễ kiểm sốt

Nhược điểm:

- Vì dùng nước làm chất thải lạnh nên về mặt nhiệt động, tổn thất exergy lớnhơn

- Cần phải bố trí hệ thống lấy giĩ tươi cho các FCU

- Vấn đề cách nhiệt đường ống nước lạnh và cả khay nước ngưng khá phức tạp

- Lắp đặt và vận hành khĩ khăn, địi hỏi cơng nhân vận hành lành nghề

- Cần định kỳ sửa chữa, bảo dưỡng định kỳ máy lạnh và các dàn FCU

1- Máy nén 5- Bơm nước TGN

2- Dàn ngưng 6- Tháp giải nhiệt

3- Van tiết lưu 7- Bơm nước lạnh

4- Thiết bị bay hơi 8- Bình dãn nở

1 Hệ thống máy làm lạnh nước Hệ thống nước giải nhiệt 5 3 Hệ thống nước lạnh với FCU 7 6

4 FCU AHU 8 FCU FCU

8

2.3.2 Máy làm lạnh nước (Water Chiller)

a) Máy làm lạnh nước giải nhiệt nước:

Máy làm lạnh nước giải nhiệt nước thường là tổ hợp hoàn chỉnh nguyên cụmbao gồm máy nén, bình ngưng giải nhiệt nước, bình bay hơi và các thiết bị phụkhác Tất cả mọi công việc lắp ráp, thử bền, nạp gas đều được tiến hành tại nhà máychế tạo nên chất lượng rất cao, chỉ cần nối với hệ thống ống nước giải nhiệt và hệthống nước lạnh là máy có thể vận hành được ngay

Máy làm lạnh nước giải nhiệt nước thường sử dụng với bơm và tháp giải nhiệtnước để tiết kiệm nước giải nhiệt

b) Máy làm lạnh nước giải nhiệt gió:

Máy làm lạnh nước giải nhiệt gió chỉ khác với máy làm lạnh nước giải nhiệtnước ở dàn ngưng tụ làm mát bằng gió Do khả năng trao đổi nhiệt của dàn ngưnggiải nhiệt gió kém nên diện tích của dàn lớn, cồng kềnh, nên làm cho năng suất lạnhcủa tổ hợp máy nhỏ hơn so với máy giải nhiệt nước

Máy làm lạnh nước giải nhiệt gió có ưu điểm là không cần nước làm mát nêngiảm được hệ thống nước làm mát như bơm, tháp tải nhiệt, đường ống nước Máythường đặt trên mái nên cũng đỡ tốn diện tích sử dụng, tuy nhiên vì trao đổi nhiệtcủa dàn ngưng kém nên nhiệt độ ngưng tụ cao hơn, dẫn đến công nén cao hơn vàđiện năng tiêu thụ lớn hơn cho một đơn vị lạnh so với máy làm mát bằng nước

2.4 MÁY ĐIỀU HOÀ VRV

Do các hệ thống ống gió CAV (Constant Air Volume) và VAV (Variable AirVolume) sử dụng ống gió điều chỉnh nhiệt độ, độ ẩm của phòng quá cồng kềnh, tốnnhiều không gian lắp đặt, tốn nhiều vật liệu làm đường ống nên hãng Daikin củaNhật đã đưa ra giải pháp VRV (Variable Refrigerant Volume) là điểu chỉnh năngsuất lạnh qua việc điều chỉnh lưu lượng môi chất Thực chất là phát triển của máyđiều hoà tách từ mặt năng suất lạnh cũng như số làm lạnh trực tiếp đặt trong cácphòng (lên 8 thậm chí 16 cụm dàn lạnh), tăng chiều cao lắp đặt và chiều dài đườngống giữa cụm dàn nóng và dàn lạnh để có thể ứng dụng cho các toà nhà cao tầngnhư văn phòng, khách sạn Vì đối với những toà nhà cao tầng từ trước đến nay chỉ

có hệ thống điều hoà trung tâm nước lạnh và ống gió đảm nhiệm, nhưng so với hệthống ống gió thì hệ thống ống dẫn môi chất lạnh nhỏ hơn nhiều

Máy điều hoà VRV có các đặc điểm là:

- Tổ ngưng tụ có một hoặc hai máy nén biến tần (Inverter Compressor) điềuchỉnh theo bậc kết hợp với các máy nén điều chỉnh năng suất lạnh theo kiểu on-offnên có thể điều chỉnh năng suất lạnh từ 0-100% gồm nhiều bậc điều chỉnh, đảm bảotiết kiệm năng lượng rất hiệu quả

- Các thông số vi khí hậu được điều chỉnh, khống chế phù hợp với từng nhu cầuvùng, kết nối trong mạng điều khiển trung tâm BMS (Building ManagementSystem)

- Các máy VRV có các dãy công suất hợp lý lắp ghép với nhau thành các mạngđáp ứng nhu cầu năng suất lạnh khác nhau

- Máy VRV đã giải quyết tốt được vấn đề hồi dầu về máy nén do đó cụm dànnóng có thể đặt cao hơn cụm dàn lạnh đến 50 m và các dàn lạnh có thể đặt cáchnhau tới 15 m, đường ống dẫn môi chất lạnh từ cụm dàn nóng đến cụm dàn lạnh xanhất tới 150 m tạo điều kiện cho việc bố trí máy dễ dàng hơn trong các nhà caotầng

- Độ tin cậy của chi tiết lắp ráp được chế tạo toàn bộ tại nhà máy với chất lượngcao

- Khả năng bảo dưỡng, sửa chữa rất năng động và nhanh chóng giữa các thiết bị

tự phát hiện hư hỏng chuyên dùng cũng như sự kết nối để phát hiện hư hỏng tạitrung tâm qua internet

Những lợi thế của hệ thống VRV so với các hệ thống lạnh trung tâm:

- Điều khiển riêng biệt: Hệ thống thông thường điều hoà không khí cho toàn

bộ toà nhà, trái lại hệ thống VRV chỉ làm lạnh riêng rẽ cho từng phòng Do đó rất lýtưởng khi thay đổi cách bố trí đối với từng loại cao ốc điển hình và có thể điềukhiển chính xác theo từng mức độ phù hợp với điều kiện của mỗi phòng

- Tiết kiệm không gian lắp đặt: Hiệu quả không gian được nâng cao do máynhỏ gọn, chiều dài ống được kéo dài và khả năng đáp ứng một hệ thống điều hoàkhông khí chỉ với tuyến ống đơn

- Mẫu mã đa dạng: Có hai loại, đó là loại 2 chiều và loại chỉ làm lạnh từ 5 HPđến 48 HP và tăng đều thêm 2 HP Dàn lạnh có 11 kiểu dáng với tổng cộng 73 loại.Mang đến sự lựa chọn lớn, đáp ứng hoàn toàn mọi yêu cầu của khách hang.

- Linh hoạt thiết kế:

+ Đường ống dài cho phép linh hoạt hơn khi thiết kế hệ thống

+ Công nghệ máy nén mới loại bỏ việc cần tính toán đường ống, rút ngắn thờigian thiết kế

+ Dễ dàng thay đổi cách bố trí do công suất dàn lạnh có thể đạt đến 130%công suất dàn nóng

+ Dàn nóng có thể đặt trên tầng mái mà không làm ảnh hưởng đến thiết kế bêntrong của toà nhà

- Dễ sử dụng: Máy được thiết kế hoạt động êm và cũng được trang bị thêmchức năng hoạt động cực êm đặc biệt là vào ban đêm Bộ điều khiển dễ sử dụng và

có thể điều khiển riêng biệt từng phòng

- Độ tin cậy tối đa:

+ Chức năng chuẩn đoán giúp kiểm tra và phát hiện các sự cố nhanh chóng vàchính xác

+ Chức năng tự khởi động lại đảm bảo hệ thống hoạt động lại với chế độ càiđặt đã định trước ngay cả khi nguồn điện bị tắt

+ Hệ thống được điều khiển từng phòng riêng biệt nên sự cố xảy ở một dànlạnh nào đó không làm gián đoạn hoạt động của cả hệ thống

2.5 CHỌN HỆ THỐNG ĐIỀU HOÀ KHÔNG KHÍ CHO TOÀ NHÀ

Với các ưu nhược điểm của từng hệ thống điều hoà không khí nêu trên và dođặc điểm của công trình ta chọn hệ thống điều hoà không khí cho toà nhà văn phòngcho thuê số 4 Láng Hạ là hệ thống điều hoà không khí VRV, giải nhiệt bằng nước

CHƯƠNG 3: TÍNH CÂN BẰNG NHIỆT ẨM

Sau khi đã xác định được các thông số tính toán trong nhà và ngoài trời, cần xáclập cân bằng nhiệt cho công trình, vì đó là cơ sở quan trọng nhất liên quan đến việcchọn phương án điều hoà cho công trình (tức là chọn hệ thống kiểu gì, công suấtmáy bao nhiêu và cách bố trí các thiết bị…) Nhiệm vụ tính toán cân bằng nhiệt làxác định nhiệt thừa QT và ẩm thừa WT, muốn vậy cần xác định nhiệt toả Qtoả vànhiệt thẩm thấu qua bao che

Hiện nay có rất nhiều phương án tính toán cân bằng nhiệt ẩm khác nhau nhưng

có hai phương pháp hay dùng là phương pháp truyền thống và phương pháp Carrier.Phần tính cân bằng nhiệt ở đây được thực hiện theo phương pháp truyền thống

Do số lượng các phòng nhiều nên không thể trình bày các bước tính cân bằngnhiệt ẩm cho từng phòng, do đó ở đây chỉ trình bày phương pháp, công thức tínhtoán, đồng thời giải thích chi tiết từng thành phần, cách tra số liệu ở bảng nào, sáchtham khảo nào và tính chi tiết một số phòng của tầng 1 Các phòng còn lại được tínhtoán tương tự bằng cách lập bảng trong Excel và kết quả tính toán của từng phòngđược lập trong bảng tập hợp kết quả tính toán nhiệt

Mặt khác tầng 5 đến tầng 14 có kết cấu tương tự giống nhau nghĩa là có sốphòng và diện tích của các phòng, chiều cao của các tầng là như nhau Do đó chỉcần tính cho tầng 5 rồi các tầng còn lại được xác định theo tầng 5

Phương trình cân bằng nhiệt tổng quát theo 3.1 [1] có dạng:

Qt = Qtoả + Qtt

Trong đó:

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

Ta có:

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

Q1 - nhiệt toả từ máy móc;

Q2 - nhiệt toả từ đèn chiếu sáng;

Q3 - nhiệt toả từ người;

Q4 - nhiệt toả từ bán thành phẩm;

Q5 - nhiệt toả từ bề mặt thiết bị trao đổi nhiệt;

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

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

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

Qtt = Q9 + Q10 + Q11 , W

Q9 - nhiệt thẩm thấu qua vách;

Q10 - nhiệt thẩm thấu qua trần (mái);

Q11 - nhiệt thẩm thấu qua nền

3.2 TÍNH CÂN BẰNG NHIỆT

3.2.1 Nhiệt toả từ máy móc Q 1

Phương pháp chung nhất để tính lượng nhiệt do máy móc (thiết bị) toả ra là tínhtheo công suất động cơ điện của máy (coi điện năng được biến đổi hoàn toàn thànhnhiệt năng)

Q1 =  Nđc Ktt.Kđt ( 



11+ KT), W Trong đó:

+ Nđc: Công suất động cơ lắp đặt máy, W

+ Ktt: Hệ số phụ tải

+ Kđt: Hệ số đồng thời

+ KT: Hệ số thải nhiệt

+  : Hiệu suất làm việc thực tế của động cơ

Như phần giới thiệu công trình đã nêu trên, toàn bộ các phòng trong nhà đềuđược sử dụng vào mục đích làm phòng làm việc và phòng quản lý nên ở đây thường

có hai loại thiết bị toả nhiệt là máy vi tính với công suất N = 250W/chiếc và đènchiếu sáng

Do máy tính là một thiết bị điện tử nên lượng nhiệt nó thải ra có thể lấy đúngbằng công suất điện của mỗi máy Vì vậy, các hệ số phụ tải, hệ số thải nhiệt và hiệusuất đều lấy bằng 1 Mặt khác, do máy tính tại các công sở hiện nay được sử dụnggần như suốt trong thời gian làm việc (chỉ tắt màn hình khi nghỉ trưa), nên hệ sốđồng thời cũng lấy bằng 1.

Q1ql = 4 250 = 1000 W

- Hành lang thang máy: Do phòng này không bố trí máy vi tính nên nhiệt toả ra

từ máy bằng 0

Kết quả tính toán các phòng còn lại được trình bày trong bảng 3.2

Bảng 3.1 Nhiệt toả ra do máy móc

3.2.2 Nhiệt toả từ đèn chiếu sáng

Nhiệt toả từ đèn chiếu sáng được xác định như sau:

Q2 = Ncs , W

Ncs - tổng công suất của tất cả các đèn chiếu sáng, W

Do vậy, nhiệt toả từ đèn chiếu sáng cũng có thể tính theo năng suất chiếu sángtrên mỗi m2 sàn:

Bảng 3.2 Nhiệt toả do đèn chiếu sáng

Tầng Phòng Diện tích m2 Công suất chiếu

sáng, W/m2 Q2

W1

3.2.3 Nhiệt toả từ người Q 3

Nhiệt toả do người Q3 được xác định theo công thức 3.15 [1]:

Q3 = n.qn , W

n - Số người làm việc trong phòng

qn - nhiệt toả từ một người, W/người, được xác định theo bảng 3.1 [1] trang

104 Nhiệt toả ra từ người qn phụ thuộc vào nhiệt độ, độ ẩm của môi trường xungquanh và tình trạng lao động

Như đã giới thiệu, toàn bộ toà nhà đều được sử dụng vào mục đích là phòng làmviệc nên nhiệt toả ra từ mỗi người trong phòng lấy bằng 125 W/người

Vậy công thức tổng quát như sau:

Q3 = n1 qn + 0,85 n2 qn, W

n1: Số người là nam giới trong phòng

n2: Số người là nữ giới trong phòng

+ Hành lang thang máy:

Số lao động nam trong phòng là 3

Số lao động nữ trong phòng là 2

=> Q3lv = 3.125 + 0,85.2.125 = 588 W

Kết quả tính toán các phòng còn lại được giới thiệu trong bảng 3.3

Bảng 3.3 Nhiệt toả do người.

nam

Số ngườinữ

Q3 W1

Do trong phòng không có các sản phẩm bay hơi hay ngưng tụ nên Q4 = 0

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

Do trong phòng không có các thiết bị trao đổi nhiệt, các đường ống dẫn môi chấtcho nên Q5 = 0

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

Nhiệt toả do bức xạ mặt trời qua cửa kính phụ thuộc vào rất nhiều yếu tố như:

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

- Cường độ bức xạ mặt trời tại địa phương;

- 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;

Fk - diện tích kính chịu bức xạ tại thời điểm tính toán, m2;

 - hệ số tán xạ do che nắng, với kính có rèm bên trong  4 = 0,6

Do toàn bộ toà nhà đều trang bị các cửa kính một lớp đặt đứng, có khung nhôm

và có rèm che bên trong nên có thể lấy một giá trị chung:

+ Hành lang thang máy: Nhiệt bức xạ mặt trời qua kính bằng 0

Kết quả tính toán các phòng còn lại trình bày trong bảng tổng hợp 3.6

Bảng 3.6 Nhiệt toả do bức xạ mặt trời qua kính

3.2.7 Nhiệt toả do bức xạ mặt trời qua bao che Q 7

Thành phần nhiệt này toả vào phòng do bức xạ mặt trời làm cho kết cấu bao chenóng lên hơn mức bình thường, ở đây chủ yếu tính cho mái Nhiệt toả do chênh lệchnhiệt độ không khí vào trong và ngoài nhà tính theo lượng nhiệt thẩm thấu từ bênngoài vào

Theo công thức 3.20 [1], lượng nhiệt toả do bức xạ mặt trời qua bao che đượcxác định:

k - hệ số truyền nhiệt qua kết cấu bao che, W/m2K, tra bảng 4.9 [1] cho trần bêtông dày 150 mm lớp vữa xi măng cát dày 25 mm trên có lớp bitum và có trần giảbằng thạch cao (hình 3.1) ta được:

Q7W15

Phòng làm việc 150 1,67 0,91 928 11635

3.2.8 Nhiệt toả do rò lọt không khí qua cửa Q 8

Bê tôngVữa

Xỉ cách nhiệt

Không khíTrần giảBitum

Khi có chênh lệch nhiệt độ và áp suất giữa trong nhà và ngoài trời thì sẽ có mộtdòng không khí rò lọt vào phòng qua cửa mở hoặc qua khe cửa và do đó cũng gâynên tổn thất nhiệt.

Nhiệt toả do rò lọt không khí qua cửa được xác định theo biểu thức 3.22 [1]:Q8 = G.(IN - IT) , W

Trong đó:

G - lượng không khí rò lọt qua cửa mở hoặc khe cửa, kg/s;

G =  L = 1,2.(1,5  2).V, kg/h Do toà nhà này sử dụng chủ yếu là phòng làmviệc nên lấy G =  L = 1,2.1,7.V, kg/h

Với:

+ Vf - thể tích phòng, m3 Vf = S.h

+  - khối lượng riêng của không khí  = 1,2 kg/m3

IN, IT - là entanpy không khí ngoài trời và trong nhà, kJ/kg Theo bảng thông sốtính toán không khí trong nhà và ngoài trời ta có:

Tầng Phòng mV 3 I

kJ/kg WQ81

3.2.9 Nhiệt thẩm thấu qua vách Q 9

Nhiệt thẩm thấu qua vách bao gồm nhiệt thẩm thấu qua tường gạch, nhiệt thẩmthấu qua kính, qua cửa…

Nhiệt thẩm thấu qua kết cấu bao che do chênh lệch nhiệt độ bên ngoài và bêntrong nhà được tính theo công thức tổng quát 3.23 [1]:

1







Lấy T = 10 W/m2.K, N = 20 W/m2K, còn i và i là bề dày và hệ số dẫnnhiệt của vật liệu xây dựng vách.

Fi - diện tích bề mặt kết cấu bao che thứ i, m2;

ti - hiệu nhiệt độ trong và ngoài nhà của kết cấu bao che thứ i, K

+ Khi mặt ngoài vách tiếp xúc với không khí ngoài trời

t = tN – tT = 32,8 – 25 = 7,8 K

+ Khi mặt ngoài vách tiếp xúc với không gian đệm

t = tN – tT = 30 – 25 = 5 K

a) Nhiệt thẩm thấu qua tường gạch:

Gồm cả tường bao và tường ngăn (xem hình 3.2)

- Tường bao: gồm 1 lớp gạch 0,2m và hai lớp vữa xi măng dày 0,01 m

1,3 Lớp xi măng trát

2 Lớp gạch đỏ

Hình 3.2 Kết cấu xây dựng của tường

Tra bảng 4.11 [1] ta có hệ số dẫn nhiệt của các lớp vật liệu tường bao như sau: + Vữa trát xi măng: v = 0,93 W/m2K

2 , 0 93 , 0

01 , 0 2 10

- Tường ngăn (giữa các phòng và không gian đệm hành lang) được xây bằng gạch

lỗ dày 0,2 m và hai lớp vữa trát dày 0,01 m

Vậy ta có hệ số dẫn nhiệt như sau:

10

1 58 , 0

2 , 0 93 , 0

01 , 0 2 10

005 , 0 10

k =

20

1 76 , 0

01 , 0 10

Tầng Phòng W/mk2K Fngm2 t

K Q9ng W1

3.2.10 Nhiệt thẩm thấu qua trần Q 10

Nhiệt thẩm thấu qua trần được xác định giống như vách:

Q10 = k10 F10 t10