Chọn thụng số tớnh toỏn: Thụng số tớnh toỏn ở đõy là nhiệt độ và độ ẩm tương đối của khụng khớ trong phũng cần điều hoà và ngoài trời.. 2.1 Nhiệt độ và độ ẩm của khụng khớ trong phũng:
Trang 1TÍNH CÂN BẰNG NHIỆT ẨM CHO PHềNG X10.9 VÀ X10.4
Do hai phũng X10.9 và X10.4 hoàn toàn giống nhau về kớch thước và vị trớ ,ta cú thể chỉ cần tớnh cho một phũng duy nhất,đõy ta chọn tớnh cho phũng X10.9.
I.CHỌN THễNG SỐ TÍNH TOÁN:
1 Cấp điều hoà trong hệ thống điều hoà khụng khớ:
+ Cấp 3 cú độ chớnh xỏc vừa phải.Xin chọn hệ thống cấp 3 vỡ ở đõy độ chớnh xỏc chỉ cần vừa phải
2 Chọn thụng số tớnh toỏn:
Thụng số tớnh toỏn ở đõy là nhiệt độ và độ ẩm tương đối của khụng khớ trong phũng cần điều hoà và ngoài trời
2.1 Nhiệt độ và độ ẩm của khụng khớ trong phũng:
Nhiệt độ và độ ẩm trong nhà được chọn tuỳ thuộc vào chức năng của phũng
tt,0C ϕt,%
Chọn tốc độ khụng khớ tớnh toỏn trong phũng: tốc độ khụng khớ lưu động được lựa chọn theo nhiệt độ khụng khớ trong phũng Ở đõy ta chọn tốc độ tớnh toỏn của khụng khớ trong phũng ωk=0,4ữ0,7 m/s
Lượng giú tươi cần cấp cho một người : 25m3/h.người
2.2 Nhiệt độ và độ ẩm của khụng khớ ngoài trời:
Nhiệt độ và độ ẩm của khụng khớ ngoài trời kớ hiệu tN, ϕN Theo yờu cầu cho
trước ta chọn tN = 350C, ϕN=80%.
Nhiệt độ và độ ẩm ở khu cầu thang bộ, thang máy và nhà vệ sinh tuy không
đợc điều hoà chỉ có thông gió nhng do ảnh hởng của không gian xung quanh là không gian điều hoà nên nhiệt độ của khu này chọn là :tp =30 0C
3 Cỏc thụng số khảo sỏt của cụng trỡnh:
- Kớch thước hội trường (Dài ì Rộng ì Cao):
13800 mm ì 5700 mm ì 2200 mm
- Tổng cụng suất thiết bị điện: 2875 W
- Diện tớch tường theo cỏc hướng:
+ Đụng: 12.54 m2
+ Tõy: 12,54 m2
+ Nam: 30,36 m2
+ Bắc: 30,36 m2
Trang 2+Vật liệu tường: Gạch rỗng dày: 200 mm.
- Màu: Sáng
+ Tỷ lệ kính/ tường: 50%
+ Loại kính: Thường có rèm che
+ Màu của rèm: Sậm
II.TÍNH CÂN BẰNG NHIỆT ẨM
1 Tính cân bằng nhiệt:
1.1 Nhiệt do máy móc thiết bị điện toả ra Q 1 :
Trong phòng khi sử dụng gồm 1 laptop 240W, 1 projector 250W, 18 quạt máy với tổng công suất 810W (mỗi quạt 45W),tất cả các thiết bị đều hoạt động đồng thời điểm
Q1 = 1300W= 1,3 kW
1.2 Nhiệt toả ra từ các nguồn sáng nhân tạo Q 2 :
Nguồn sáng nhân tạo ở đây đề cập là nguồn sáng từ các đèn điện Nhiệt do các nguồn sáng nhân tạo toả ra chỉ ở dạng nhiệt hiện.Một vấn đề thường gặp trên thực tế
là khi thiết kế không biết bố trí đèn cụ thể như thế nào hoặc người thiết kế không có điều kiện khảo sát chi tiết toàn bộ công trình, hoặc không có kinh nghiệm về cách bố trí đèn của các đối tượng Trong trường hợp này có thể chọn theo điều kiện cho trước theo diện tích của phòng 20W/m2
Q2= qs.F (W) Trong đó:
F: diện tích sàn nhà, m2
qs: là công suất chiếu sáng yêu cầu cho 1m2 diện tích sàn qs= 20 W/m2
Q2= qs.F= 20.(13,8x5,7)= 1573,2 W= 1,57 kW
1.3 Nhiệt do người toả ra Q 3 :
Q3 = n.q.10-3 ,kW Trong đó :
- n: Là số lượng người trong phòng
- q: Là lượng nhiệt thừa do một người thải ra
Nhiệt thừa trung bình của một người hoạt động nhẹ ở 24oC tra bảng ta có : qt =
130 W/người
Lượng sinh viên trung bình trong phòng : n = 0,8nmax
Trong đó nmax là lượng sinh viên tối đa trong ,theo khảo sát nmax=111 sv
n = 0,8.111=89 sv
Q3 = n.q= 89.180= 11570 W= 11,6kW
1.4 Nhiệt do sản phẩm mang vào Q 4 :
Tổn thất nhiệt dạng này chỉ có trong các xí nghiệp, nhà máy, ở đó liên tục đưa vào
và ra các sản phẩm có nhiệt độ cao hơn nhiệt độ trong phòng
Đây là nhà hàng nên Q4= 0
1.5 Nhiệt toả ra từ bề mặt thiết bị nhiệt Q 5 :
Nếu trong không gian điều hòa có thiết bị trao đổi nhiệt, chẳng hạn như lò sưởi, thiết bị sấy, ống dẫn hơi… thì có thêm tổn thất do tỏa nhiệt từ bề mặt nóng vào phòng Tuy nhiên trên thực tế ít xảy ra vì khi điều hòa thì các thiết bị này thường phải ngừng hoạt động Do đó:Q5= 0
Trang 31.6 Nhiệt do bức xạ mặt trời vào phòng Q 6 :
Nhiệt bức xạ vào phòng phụ thuộc vào kết cấu bao che Do vị trí phòng X10.9 và X10.4 nằm lọt phía trong nhà X ,,xung quanh không tiếp xúc trực tiếp bức xạ mặt trời nên có thể bỏ qua nhiệt bức xạ
Q6 = 0
1.7 Nhiệt do lọt không khí vào phòng Q 7 :
Công thức tính:
Q7 = G7.(IN - IT)
G7 - Lưu lượng không khí rò rỉ, kg/s
G7= F.V.1,2 (kg/s)
F – diện tích rò rỉ
V – vận tốc không khí ra khỏi phòng , chọn v = 2m/s
Tổng diện tích khe hở F theo khảo sát F = 0,05m2
G7 = 0,05.2.1,2 = 0,12 kg/s
Với P = 1bar
tT=24oC, ϕt=60% IT= 52,82 kJ/kg.kk
tN = 350C, ϕN=80% IN= 109,74 kJ/kg.kk
Q7 = 0,12.(109,74– 52,82) =6,83kW
1.8 Nhiệt truyền qua kết cấu bao che Q 8 :
1.8.1.Nhiệt truyền qua tườngQ 81 :
Ở kết cấu tường của phòng thì tường gồm lớp vữa ximăng 2 bên dày 10 mm ở giữa là lớp gạch dày 200 mm, diện tích tường phần không có kính các hướng:
Hướng Diện tích tường,
m 2 Diện tích kính,
F k , m 2 Diện tích tường không
có kính, m 2
Tường xây bằng gạch rỗng ,xây vữa nhẹ dày 200mm có khối lượng riêng ρ=1350
kg/m3 ,hệ số dẫn nhiệt λ=0,5W/m.k ,bên ngoài là lớp vữa trát mặt ngoài có khối lượng
riêng ρ=1600 kg/m3 ,hệ số dẫn nhiệt λ=0,75W/m.k và bên trong là lớp vữa trát mặt trong
có khối lượng riêng ρ=1600 kg/m3 , hệ số dẫn nhiệt λ=0,6W/m.k đều có bề dày là 5mm như hình sau
Trang 4
Hình 1.1 :Cấu tạo tường ngăn
Q81=K.ϕFkk.t, W
• K: hệ số truyền nhiệt qua kết cấu bao che.W/m2K
N i
i T
R
k
α λ
δ α
1 1
1 1
=
T
α :hệ số tỏa nhiệt của bề mặt bên trong kết cấu bao che, αT=10 W.m2K
αN:hệ số tỏa nhiệt của bề mặt bên ngoài kết cấu bao che,αN=20 W.m2K
i
i
λ
δ
:nhiệt trở của lớp vật liệu thứ i,m2K/m
λi:hệ số dẫn nhiệt của lớp thứ i,W/m.K
N i
i
δ α
1 1
1
=
1
1 0, 005 0, 2 0, 005 1
11, 6+ 0, 75 +0,5+ 0,6 +23,3=1,84 W/m2K
• ϕ: hệ số xét tới vị trí của vách
- Đối với tường ngăn:,vách ngăn với không khí bên ngoài qua một vòng đệm :ϕ=0,7
- Đối với tường ngăn với phòng đều hòa :ϕ=0
• F: diện tích bề mặt kết cấu bao che,m2
- Diện tích tổng phần tường không có kính không tiếp xúc với không gian đều hòa :
Fkk= Fkkđ+ Fkkt+ Fkkb= 2.4,56 + 9,16= 18,28 m2
• ∆t:độ chênh nhiệt độ giữa bên ngoài vào bên trong
- Tường tiếp xúc với không khí bên ngoài hàng lang t= tp- tT= 30-24=6 0C
Vậy Q81=K.ϕFkk.t= 1,84.0,7.18,28.6 = 141,26 W=0,14kW
Trang 51.8.2 Nhiệt truyền qua nền Q 82 :
Nền của không gian đều hòa nằm trên tầng 10 của tòa nhà tiếp xúc không gian đều hòa khác nên xem như sư truyeefn nhiệt không đáng kể.Q82=0
Q8= Q81+ Q82 = 0,14kW
Tổng lượng nhiệt thừa Q T :
Bảng tổng kết lượng nhiệt thừa:
Lượng nhiệt thừa Q i Ký hiệu Giá trị, kW
Nhiệt thừa QT được sử dụng để xác định năng suất lạnh của bộ xử lý không khí
Q Qn i
i
T
1
= Σ
= , kW
= Q1 + Q2 + Q3 + Q4 + Q5 + Q6 + Q7 + Q8
= 1,3+1,57+11,6+6,83+0,14
= 21,44 kW≈ 21,5 kW
2 Tính cân bằng ẩm:
2.1 Lượng ẩm do người toả ra W 1 :
Lượng ẩm do người toả ra được xác định theo công thức sau:
W1 = n.gn , kg/s
Trong đó:
n: Số người trong phòng; n= 89 người
gn: Lượng ẩm do 1 người toả ra trong phòng trong một đơn vị thời gian, kg/s người, phụ thuộc vào trạng thái, cường độ vận động và nhiệt độ môi trường xung quanh
Ở nhiệt độ môi trường 24 0C tại phòng ăn, khách sạn ta chọn:
gn = 100 g/h.người
W1 = 89.100.10-3
= 8,9 g/h =0,00247.10-3 kg/s
2.2 Lượng ẩm bay hơi từ các sản phẩm W 2 :
Khi đưa các sản phẩm ướt vào phòng sẽ có một lượng hơi nước bốc vào phòng; ngược lại nếu đưa sản phẩm khô thì nó sẽ hút ẩm Thành phần ẩm thừa chỉ có trong công nghiệp Do đó W2= 0
2.3 Lượng ẩm do bay hơi đoạn nhiệt từ sàn W 3 :
Trong trường hợp này, phòng học lót gạch men nên lượng ẩm bay hơi từ sàn có thể
bỏ qua, W3 = 0
Trang 62.2.4 Lượng ẩm do hơi nước nóng mang vào W 4 :
Khi trong phòng có rò rỉ hơi nóng, ví dụ như hơi từ các nồi nấu… Do đó W4= 0
Vậy:
Lượng ẩm thừa WT là:
4 1
0,00247
i
=
2.3 Kiểm tra đọng sương trên vách:
Ta đã biết rằng, khi nhiệt độ vách tW thấp hơn nhiệt độ đọng sương ts của không khí tiếp xúc với nó sẽ xảy hiện tượng đọng sương trên vách đó (hơi nước trong không khí ngưng tụ thành nước trên bề mặt vách) Khi xảy ra đọng sương, vách làm giảm khả năng cách nhiệt và tăng tổn thất nhiệt truyền qua vách Ngoài ra đọng sương còn làm giảm chất lượng và mỹ quan của vách Vậy cần tránh không để xảy ra đọng sương trên vách
Theo sự phân tích hiện tượng đọng sương trên vách của kết cấu bao che xảy ra: + Tại bề mặt trong của vách (bề mặt tiếp xúc với không khí trong phòng điều hoà) về mùa lạnh
+ Tại bề mặt ngoài của vách (bề mặt tiếp xúc với không khí ngoài trời) về mùa nóng
Tuy nhiên do xác định nhiệt độ vách khó nên người ta quy điều kiện đọng sương
về dạng khác
Điều kiện để xảy ra hiện tượng đọng sương là hệ số truyền nhiệt của vách k bằng giá trị hệ số truyền nhiệt lớn nhất kmax: k =kmax Giá trị kmax được xác định:
Theo phương trình truyền nhiệt ta có:
k ( tN- tT) =αN.(tN - N
w
t ) Hay: kmax =
T N
N S N N
t t
t t
−
−
.
N
α =23,3 W/m2.0C khi mặt ngoài vách tiếp xúc với không khí ngoài trời
tN, tT: Nhiệt độ tính toán của không khí ngoài trời và trong nhà
N
S
t : Nhiệt độ đọng sương vách ngoài, ứng với cặp thông số (tN,ϕN) tra đồ thị I-d của
không khí ẩm, ta được N
S
t =30,8 0C Vậy khi tường hoặc kính tiếp xúc trực tiếp với không khí ngoài trời thì:
kmax = 23,3.(35 -30,8)/(35 -24) = 8,89 W/m2.0C
Ở công trình này, hệ số truyền nhiệt của tường ngăn dày 2010 mm là 1,84 W/m2.0C
So sánh kmax với kta thấy kmax> k nên không xảy ra hiện tượng đọng sương
Trang 7III.THÀNH LẬP VÀ TÍNH TOÁN SƠ ĐỒ ĐIỀU HOÀ KHÔNG KHÍ
Tính toán theo phương pháp I – d.
1 Lựa chọn sơ đồ điều hoà không khí:
Lập sơ đồ điều hoà không khí là xác định các quá trình thay đổi trạng thái của không khí trên đồ thị I-d, nhằm mục đích xác định các khâu cần xử lý và năng suất của nó để đạt được trạng thái không khí cần thiết trước khi cho thổi vào phòng
Sơ đồ điều hoà không khí được thiết lập trên cơ sở:
a) Điều kiện khí hậu địa phương nơi lắp đặt công trình: tN và ϕN;
b) Yêu cầu về tiện nghi hoặc công nghệ: tT và ϕT;
c) Các kết quả tính toán cân bằng nhiệt: QT, WT;
d) Thoả mãn điều kiện vệ sinh an toàn;
Việc thành lập và tính toán sơ đồ điều hoà không khí được tiến hành đối với mùa hè
và mùa đông nhưng ở Việt Nam ta mùa đông không lạnh lắm nên không cần lập sơ đồ mùa đông như vậy ta chỉ cần lập sơ đồ cho mua hè
Do tính chất và yêu cầu tại trường học ta chọn loại sơ đồ tuần hoàn một cấp dùng cho mùa hè
2 Sơ đồ tuần hoàn không khí một cấp và nguyên lý làm việc:
Để tận dụng một phần nhiệt của không khí thải ta sử dụng sơ đồ tuần hoàn một cấp
2.1 Sơ đồ:
2.2 Nguyên lý làm việc:
Không khí bên ngoài trời có trạng thái N(tN,ϕN) với lưu lượng GN qua cửa lấy gió
có van điều chỉnh 1, được đưa vào buồng hoà trộn 3 để hoà trộn với không khí hồi có trạng thái T(tT,ϕT) với lưu lượng GT từ các miệng hồi gió 2 Hỗn hợp hoà trộn có trạng thái C sẽ được đưa đến thiết bị xử lý 4, tại đây nó được xử lý theo một chương trình định sẵn đến tạng thái O và được quạt 5 vận chuyển theo kênh gió 6 vào phòng 8 Không khí sau khi ra khỏi miệng thổi 7 có trạng thái V vào phòng nhận nhiệt thừa QT và
ẩm thừa WT rồi tự thay đổi trạng thái từ V đến T(tT,ϕT) Sau đó một phần không khí được thải ra ngoài và một phần lớn được quạt hồi gió 11 hút về qua các miệng hút 9 theo kênh 10
Trạng thái C là trạng thái hoà trộn của dòng không khí tươi có lưu lượng GN và trạng thái N(tN,ϕN) với dòng không khí tái tuần hoàn với lưu lượng GT và trạng thái T(tT,ϕT)
O
T,QT
LN
LN+LT
L
LT
1
2
5
6
9
10 11
12
Trang 8Quá trình VT là quá trình không khí tự thay đổi trạng thái khi nhận nhiệt thừa và ẩm thừa nên có hệ số góc tia ε =εT =QT/WT Điểm O có ϕo =0,95.
Từ phân tích trên ta có cách phân tích các điểm nút như sau:
Xác định các điểm N( tN, ϕN),T( tT, ϕT) theo các thông số tính toán ban đầu
Xác định điểm hoà trộn C theo tỷ lệ hoà trộn
Ta có:
C N T
Trong đó:
GN – Lưu lượng gió tươi cần cung cấp được xác định theo điều kiện vệ sinh, kg/s
G – Lưu lượng gió tổng tuần hoàn qua thiết bị xử lý không khí
- Điểm O ≡V là giao nhau của đường ε =εT =Q T/WT đi qua điểm T với đường
95 , 0
=
o
ϕ Nối CO ta có quá trình xử lý không khí.
2.3 Xác định các thông số tại các điểm của sơ đồ:
Tất cả các điểm ta đều tra trên đồ thị I-d của không khí ẩm Điểm N:
tN = 35oC
ϕN = 80%
dN = 29,09 g/kgkkk
IN = 109,74 kJ/kgkk Điểm T:
tT = 24oC
ϕT= 60%
dT= 11,29 g/kgkkk
IT = 52,82 kJ/kgkk
- Xác định hệ số góc tia:
=
=εT
ε QT/WT=(21,5.0,2389)/(0,00274.10-3) =1874603(kcal/kg) 3000
T
ε > bỏ qua sự thay đổi về dung ẩm d v =d T
95%
v
45,08( / )
o V
V
=
=
I
d O
T
N C
N
ϕ
N
t T
ϕ
tT
T
ε
% 95
=
ϕ
% 100
= ϕ
Trang 9- Điều kiện vệ sinh :tV≥ tT- a
- Đối với hệ thống điều hòa không khí thổi từ trên xuống, tức là không khí ra khỏi miệng thổi phải đi qua không gian đệm trước khi đi vào vùng làm việc: a= 10 oC
tT- a=14oC; tV>14oC thỏa điều kiện vệ sinh
Điểm (V≡O)
2.4 Tính toán năng suất các thiết bị.
2.4.1 Lưu lượng gió tươi cần cung cấp:
GN = n.ρkk.vk/3600, kg/s
Trong đó:
N: là số người có trong hội trường; n = 89 người
ρkk: là khối lượng riêng của không khí; ρkk = 1,2 kg /m3
vk: là lượng không khí tươi cần cung cấp cho 1 người trong 1 đơn vị thời gian,
m3/s.người Tra bảng 2.8 (Tr.37_GTDHKK) ta có vk = 25 m3/h.người (khi β =0,15)
Vậy lưu lượng gió tươi cần cung cấp là:
GN = 89.1,2.25 = kg/h= 0,741 kg/s
2.4.2 Năng suất gió:
G=
V
T
T
I
I
Q
21,5 (52,82 45,08)− = 2,78 kg/s
GN>10%Gthỏa
Vậy lưu lượng gió tái tuần hoàn là:
GT = G - GN = 2,78 – 0,741 = 2,036 kg/s
2.4.3 Năng suất lạnh của thiết bị xử lý không khí:
Qo = G.( Ic- IV )
Trong đó điểm C được xác định như sau:
Ic = IN G N
G + IT G T
G = 68,008 kJ/kgkk
dc = dN.L L N + dT
L
L T
= 16,039 g/kgkk Vậy năng suất làm lạnh:
Qo = G.( Ic- Io )= 2,78.( 68,008 – 45,08) =63,74 kW
= 16,51 ton lạnh= 217557 Btu/h
3.4.4 Năng suất làm khô của thiết bị xử lý không khí:
Năng suất làm khô của thiết bị xử lý:
Wo = G.(dc-dV) =2,78.(16,039 – 11,29).10-3 = 0,0132 kg/s
Trang 10 Tính toán theo phương pháp T – d.
a) Tính công suất lạnh.
Khi bỏ qua tổn thất lạnh của dòng không khí khi đi qua quạt dàn lạnh và trên đường ống dẫn nên công suất lạnh chính là tổng nhiệt thừa Q0 = QT
T N
h h h
T N
a a a
Trong đó:
+ Qh, Qa: tổng nhiệt hiện và nhiệt ẩn, kW
+ Q , h T N
h
Q : nhiệt hiện trong phòng và ngoài trời, kW.
+ T
a
Q , N
a
Q : nhiệt ẩn trong phòng và ngoài trời, kW.
•Nhiệt hiện trong phòng T
h
Q
T h
Q =Q +Q +Q
Trong đó:
+ Q1: nhiệt hiện do bức xạ mặt trời vào phòng
+ Q2: nhiệt hiện do truyền nhiệt qua kết cấu bao che
+ Q3: nhiệt hiện do nhiệt tỏa ra từ các nguồn nhiệt trong phòng
Theo tính toán ở phần trên ta có:
Q1 = 0 (kW)
Q2 = 0,14 (kW)
Q3 = 1,3 + 1,57 + 11,6 = 14,47 (kW)
h
•Nhiệt hiện do không khí ngoài trời đưa vào trong phòng N
h
Q
Theo công thức 1.18, sách Tính toán thiết kế hệ thống điều hòa không khí theo
phương pháp mới – Bùi Hải, ta có:
N
h N N T
Q = G t −t
Trong đó:
+ GN: lượng khí tươi cần đưa vào phòng, l/s
89.8,3 738,7 (l/s)
N
G =n G= =
n = 89, số người trong phòng
G = 25 m3/h.người = 8,3 l/s.người: lượng khí tươi cần cung cấp cho 1 người
h
•Nhiệt ẩn trong phòng T
a
Q
Nhiệt ẩn trong phòng là do người tỏa ra Theo tính toán ở phần trên ta có:
T
a
Q = 11,6 (kW).
•Nhiệt ẩn do không khí ngoài trời đưa vào N
a
Q
N N N
a a a
Q =Q +Q
Trong đó: