Thiết kế hệ thống điều hoà không khí cho Trụ sở làm việc Công đoàn hàng không dân dụng Việt Nam

Cuộc cách mạng khoa học công nghệ đang diễn ra vô cùng mạnh mẽ với quy mô rộng lớn chưa từng thấy đã tác động đến mọi hoạt động của xã hội, tạo ra những thành quả to lớn, tạo tiền đề để con người hướng đến xã hội hiện đại hơn, văn minh hơn. Với xu thế phát triển của cuộc sống, lĩnh vực điều hoà không khí cũng đã có những bước phát triển, đã có những đóng góp đáng kể vào quá trình nâng cao chất lượng cuộc sống và sản xuất, từ những căn hộ, các khu công nghiệp, các phương tiện giao thông, và nhiều lĩnh vực khác... Trong quá trình học tập và dưới sự giảng dạy của các thầy cô giáo cùng với quá trình được làm quen học hỏi trong lĩnh vực chuyên môn em đã được giao thực hịên bản đồ án tốt nghiệp với đề tài: Thiết kế hệ thống điều hoà không khí cho Trụ sở làm việc Công đoàn hàng không dân dụng Việt Nam. Trong bản đồ án tốt nghiệp của mình, em đã cố gắng phấn đấu hết mình để thực hiện nhưng do còn hạn chế về chuyên môn và kinh nghiệm thực tế nên không thể tránh khỏi những thiếu sót. Em rất mong nhận được những ý kiến đóng góp và sự giúp đỡ của thầy cô để em có thể hoàn thành tốt hơn nữa và tạo cho em những hành trang khi bước vào đời. Để hoàn thành bản đồ án này, em xin chân thành cảm ơn các thầy trong bộ môn Kỹ thuật lạnh và Điều hoà không khí cùng toàn thể các thầy cô trong Viện KH & CN Nhiệt Lạnh đã tạo điều kiện để em hoàn thành tốt bản đồ án tốt nghiệp của mình. Và đặc biệt em xin chân thành cảm ơn thầy giáo GS.TS Phạm Văn Tuỳ luôn tận tình giúp đỡ và chỉ bảo và tạo điều kiện em hoàn thành tốt bản đồ án này. Em xin chân thành cảm ơn!

§å ¸n tèt nghiÖp sinh viªn thùc hiÖn : NguyÔn ThÞ Minh NguyÖt LỜI CAM ĐOAN Em xin cam đoan bản đồ án này do em tự tính toán, thiết kế và nghiên cứu dưới sự hướng dẫn của GS.TS Phạm Văn Tuỳ Để hoàn thành đồ án này, em 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, em xin chịu mọi hình thức kỷ luật theo quy định. Sinh viên thực hiện (ký tên) 1 §å ¸n tèt nghiÖp sinh viªn thùc hiÖn : NguyÔn ThÞ Minh NguyÖt MỤC LỤC NỘI DUNG LỜI NÓI ĐẦU CHƯƠNG 1. VAI TRÒ ĐIỀU HOÀ KHÔNG KHÍ TRONG ĐIỀU KIỆN KHÍ HẬU VIỆT NAM 5 1. Vai trò điều hoà không khí trong đời sống 5 2. Các yếu tố khí hậu ảnh hưởng đến con người 7 CHƯƠNG 2. PHÂN TÍCH VÀ LỰA CHỌN HỆ THỐNG ĐIỀU HOÀ KHÔNG KHÍ 9 2.1. Hệ thống điều hoà không khí cục bộ 9 2.1.1. Máy điều hoà cửa sổ 9 2.1.2. Máy điều hoà tách 11 2.2. Hệ thống điều hoà không khí tổ hợp gọn 12 2.2.1. Máy điều hoà tách 12 2.2.2. Máy điều hoà nguyên cụm 14 2.3. Hệ thống điều hoà trung tâm nước 17 2.3.1. Máy làm lạnh nước (Water Chiller) 18 2.3.2. Hệ thống nước lạnh, FCU và AHU 19 2.3.3. Hệ thống nước giải nhiệt 23 CHƯƠNG 3. GIỚI THIỆU CÔNG TRÌNH VÀ LỰA CHỌN CẤP ĐHKK 25 3.1. Giới thiệu công trình 25 3.2. Lựa chọn hệ thống ĐHKK 26 CHƯƠNG 4. TÍNH CÂN BẰNG NHIỆT - ẨM CHO CÔNG TRÌNH 30 4.1. Tính cân bằng nhiệt 31 4.1.1. Nhiệt toả từ máy móc Q 1 35 4.1.2. Nhiệt toả từ các thiết bị chiếu sáng Q 2 36 4.1.3. Nhiệt do người toả ra Q 3 37 4.1.4. Nhiệt toả ra từ bán thành phẩm Q 4 39 4.1.5. Nhiệt toả ra từ các thiết bị Trao đổi nhiệt Q 5 39 4.1.6. Nhiệt toả do bức xạ mặt trời qua cửa kính Q 6 39 4.1.7. Nhiệt toả do bức xạ mặt trời qua lớp bao che Q 7 41 4.1.8. Nhiệt toả do rò lọt không khí qua cửa hay qua các khe cửa Q 8 43 4.1.9. Nhiệt truyền qua vách Q 9 45 4.1.10. Nhiệt truyền qua trần Q 10 49 4.1.11. Nhiệt truyền qua nền Q 11 49 4.1.12. Nhiệt bổ sung do gió và hướng vách Q bs 52 4.2. Tính kiểm tra đọng sương trên vách 53 2 §å ¸n tèt nghiÖp sinh viªn thùc hiÖn : NguyÔn ThÞ Minh NguyÖt 4.3. Tính lượng ẩm thừa W T 54 CHƯƠNG 5. XÁC ĐỊNH CÔNG SUẤT LẠNH – NĂNG SUẤT GIÓ CỦA HỆ THỐNG ĐHKK 56 5.1. Tính toán hệ số góc tia quá trình ε 56 CHƯƠNG 6. CHỌN MÁY VÀ BỐ TRÍ THIẾT BỊ 62 6.1. Khái quát chung 62 6.2. Lựa chọn thiết bị 64 CHƯƠNG 7. TÍNH TOÁN HỆ THỐNG PHÂN PHỐI KHÍ 74 7.1. Khái niệm chung 74 7.2. tính toán thiết kế hệ thống đường ống gió 74 CHƯƠNG 8. HỆ THỐNG ĐIỆN - ĐIỆN ĐIỀU KHIỂN 77 8.1. Hệ thống điện 77 8.2. Hệ thống điện điều khiển 77 CHƯƠNG 9. LẮP RÁP, VẬN HÀNH HỆ THỐNG ĐHKK 79 9.1. Lắp đặt hệ thống ĐHKK 79 KẾT LUẬN 84 TÀI LIỆU THAM KHẢO 85 LỜI NÓI ĐẦU Cuộc cách mạng khoa học công nghệ đang diễn ra vô cùng mạnh mẽ với quy mô rộng lớn chưa từng thấy đã tác động đến mọi hoạt động của xã hội, tạo ra những thành quả to lớn, tạo tiền đề để con người hướng đến xã hội hiện đại hơn, văn minh hơn. Với xu thế phát triển của cuộc sống, lĩnh vực điều hoà không khí cũng đã có những bước phát triển, đã có những đóng góp đáng kể vào quá trình nâng cao chất lượng cuộc sống và sản xuất, từ những căn hộ, các khu công nghiệp, các phương tiện giao thông, và nhiều lĩnh vực khác . Trong quá trình học tập và dưới sự giảng dạy của các thầy cô giáo cùng với quá trình được làm quen học hỏi trong lĩnh vực chuyên môn em đã được giao thực hịên bản đồ án tốt nghiệp với đề tài: Thiết kế hệ thống điều hoà không khí cho Trụ sở làm việc Công đoàn hàng không dân dụng Việt Nam. 3 §å ¸n tèt nghiÖp sinh viªn thùc hiÖn : NguyÔn ThÞ Minh NguyÖt Trong bản đồ án tốt nghiệp của mình, em đã cố gắng phấn đấu hết mình để thực hiện nhưng do còn hạn chế về chuyên môn và kinh nghiệm thực tế nên không thể tránh khỏi những thiếu sót. Em rất mong nhận được những ý kiến đóng góp và sự giúp đỡ của thầy cô để em có thể hoàn thành tốt hơn nữa và tạo cho em những hành trang khi bước vào đời. Để hoàn thành bản đồ án này, em xin chân thành cảm ơn các thầy trong bộ môn Kỹ thuật lạnh và Điều hoà không khí cùng toàn thể các thầy cô trong Viện KH & CN Nhiệt Lạnh đã tạo điều kiện để em hoàn thành tốt bản đồ án tốt nghiệp của mình. Và đặc biệt em xin chân thành cảm ơn thầy giáo GS.TS Phạm Văn Tuỳ luôn tận tình giúp đỡ và chỉ bảo và tạo điều kiện em hoàn thành tốt bản đồ án này. Em xin chân thành cảm ơn! Sinh viên CHƯƠNG 1: VAI TRÒ CỦA ĐIỀU HOÀ KHÔNG KHÍ TRONG ĐIỀU KIỆN KHÍ HẬU VIỆT NAM Từ ngàn xưa, con người đã có ý thức tạo ra điều kiện không khí tiện nghi chung quanh mình: mùa đông thì sưởi ấm, mùa hè thì thông gió tự nhiên hoặc cưỡng bức. Nhưng nói đến kỹ thuật điều hoà không khí thì phải kể đến hệ thống điều hoà không khí đầu tiên của tiến sĩ W. H. Carrier (1876 - 1950) xây dựng vào năm 1902 ở một nhà máy giấy. Năm 1905 Carrier xây dựng một hệ thống khống chế độ ẩm, năm 1911 ông công bố kết quả nghiên cứu về tính chất của không khí ẩm và năm 1919 ông đưa ra đồ thị nhiệt ẩm của không khí ẩm. Cùng với đồ thị h – x (entanpi - độ chứa hơi) của Mollier, đồ thị của Carrier vẫn giữ nguyên giá trị cho đến ngày nay. 1.Vai trò của điều hoà không khí trong đời sống Điều hoà không khí là quá trình tạo ra và giữ ổn định các thông số trạng thái của không khí bên trong và các không gian kiến trúc theo một 4 §å ¸n tèt nghiÖp sinh viªn thùc hiÖn : NguyÔn ThÞ Minh NguyÖt chương trình định sẵn phù hợp với nhu cầu và mục đích sử dụng của con người, không phụ thuộc vào điều kiện khí tượng bên ngoài. Trong công nghiệp, ngành điều hoà không khí đã có những bước tiến nhanh chóng. Ngành điều hoà không khí đã hỗ trợ đắc lực cho nhiều ngành kinh tế như dệt, thuốc lá, chè, giấy in ấn, thông tin, vô tuyến điện, bưu điện, điện tử, máy tính quang học, phim ảnh, sinh học, cơ khí chính xác, khai thác mỏ, nông nghiệp, dược liệu… Ngày nay, mỗi ngành đều có những công trình riêng nghiên cứu về điều hoà không khí ứng dụng riêng cho ngành mình. Ví dụ đối với ngành dệt, thuốc lá, bột giấy…thì hai thông số nhiệt độ và độ ẩm là quan trọng nhất. Nhưng trong các xí nghiệp in ấn, hoá chất thì việc thải nhiệt và hơi độc lại quan trọng hơn. Trong các ngành quang học, điện tử, vi điện tử, phim ảnh, cơ khí chính xác thì ngoài nhiệt độ và độ ẩm, độ sạch của không khí được đặc biệt chú ý. Điều hoà không khí tiện nghi càng ngày càng trở nên quen thuộc đặc biệt trong các ngành y tế, văn hoá, thể dục thể thao, vui chơi, giải trí… Trong khi điều hoà kỹ thuật đòi hỏi một môi trường không thay đổi so với bên ngoài thì ngược lại, điều hoà tiện nghi lại thay đổi theo mùa và thậm trí cả theo giờ trong một ngày và đặc biệt thay đổi theo tập quán của từng vùng dân cư. Yêu cầu tiện nghi đối với con người có thể chia làm hai nhóm chính: Nhóm 1: Nhiệt độ không khí, độ ẩm không khí, tốc độ không khí và nhiệt độ vách bao quanh. Nhóm 2: Độ trong sạch của không khí, độ ồn, trường tĩnh điện. Nhóm 1 đề cập chủ yếu đến cơ chế toả nhiệt của con người. Cơ thể con người luôn toả nhiệt. Lượng nhiệt toả phụ thuộc vào hoạt động của con người. Nhiệt toả ra bằng ba cách: 5 §å ¸n tèt nghiÖp sinh viªn thùc hiÖn : NguyÔn ThÞ Minh NguyÖt - Đối lưu và dẫn nhiệt qua da vào không khí - Bức xạ từ da vào môi trường - Bay hơi nước trên bề mặt da. Hai thành phần trên phụ thuộc vào hiệu nhiệt độ giữa cơ thể với môi trường. Trời càng rét, đối lưu và bức xạ càng mạnh. Đến nhiệt độ khoảng 35 0 C thì cơ thể nhận nhiệt từ môi trường vào cơ thể. Thành phần thứ 3 nhỏ khi nhiệt độ không khí thấp, tăng dần khi nhiệt độ không khí tăng. Từ 35 0 C trở lên thì cơ thể chỉ thải nhiệt qua đường bay hơi nước trên bề mặt da do đó mồ hôi đổ dữ dội. Nếu độ ẩm không khí thấp và tốc độ không khí lớn thì sự thải nhiệt còn dễ dàng hơn nhưng nếu độ ẩm cao và tốc độ không khí nhỏ thì con người sẽ cảm thấy ngột ngạt khó chịu vì cơ thể không thải được nhiệt. Nhóm 2 đề cập đến độ ồn, độ sạch và trường tĩnh điện vì chúng tác động mạnh lên tiện nghi con người. Không khí bao giờ cũng lẫn tạp chất như bụi, các khí lạ, vi khuẩn.Tuỳ theo yêu cầu có thể lắp đặt các thiết bị để khử bụi, khử hóa chất độc hại và vi khuẩn, tạp chất trong không khí. Tiếng ồn cũng là tiêu chuẩn đánh giá mức độ tiện nghi. Tiếng ồn gây ra từ máy móc, thiết bị giao thông vận tải và chính từ thiết bị điều hoà không khí. Cần phải nghiên cứu các phương pháp và các thiết bị giảm tiếng ồn xuống dưới mức cho phép. 2. Các yếu tố khí hậu ảnh hưởng đến con người Độ ẩm tương đối là yếu tố quyết định đến sự toả mồ hôi vào không khí. Sự bay hơi nước chỉ diễn ra khi ϕ < 100%. Nếu không khí có độ ẩm vừa phải thì khi có nhiệt độ cao, cơ thể đổ mồ hôi và mồ hôi bay và không khí nhiều sẽ gây cho cơ thể con người cảm giác thoải mái. Khi cơ thể bay hơi được 1 gram mồ hôi, cơ thể thải được nhiệt lượng khoảng 2500 J, nhiệt lượng này tương đương với nhiệt lượng của 1 m 3 không khí giảm nhiệt độ đi 2 0 C. Nếu độ ẩm ϕ càng lớn thì sự bay hơi càng giảm. 6 §å ¸n tèt nghiÖp sinh viªn thùc hiÖn : NguyÔn ThÞ Minh NguyÖt Hình 1.1. Giới hạn miền có mồ hôi trên da Ngoài hai yếu tố như nhiệt độ và độ ẩm đã nêu ở trên, ảnh hưởng trực tiếp đến đời sống của con người phải kể đến tốc độ lưu chuyển không khí Tốc độ không khí tác động trực tiếp tới khả năng toả nhiệt và trao đổi nhiệt của cơ thể đối với môi trường xung quanh. Khi tăng tốc độ chuyển động của không khí (ω k ) sẽ làm tăng cường độ toả nhiệt và cường độ toả chất. Do đó, về mùa đông , khi (ω k ) lớn sẽ làm tăng sự mất nhiệt của cơ thể làm cho con người có cảm giác lạnh, ngược lại về mùa hè sự lưu chuyển không khí lại làm cho con người có cảm giác mát mẻ dễ chịu. Đặc biệt trong điều kiện độ ẩm ϕ lớn thì (ω k ) tăng sẽ làm tăng nhanh quá trình bay hơi mồ hôi trên da. Tốc độ không khí đối với sản xuất chủ yếu liên quan đến tiết kiệm năng lượng quạt gió. Tốc độ lớn quá định mức cần thiết ngoài việc gây cảm giác khó chịu với cơ thể con người còn làm tăng tiêu hao công suất động cơ kéo quạt. Riêng đối với một số ngành sản xuất, không cho phép tốc độ gió ở vùng làm việc lớn quá như ngành sợi dệt, nếu tốc độ lớn quá sẽ ảnh hưởng đến quá trình sản xuất. 7 §å ¸n tèt nghiÖp sinh viªn thùc hiÖn : NguyÔn ThÞ Minh NguyÖt Điều hoà không khí còn tác động mạnh mẽ đến sự phát triển của bơm nhiệt, một loại máy dùng để sưởi ấm mùa đông. Bơm nhiệt thực ra là một loại máy lạnh chỉ khác nhau ở mục đích sử dụng. Gọi là máy lạnh khi người ta sử dụng hiệu ứng lạnh ở thiết bị bay hơi còn gọi là bơm nhiệt khi sử dụng nguồn nhiệt lấy từ thiết bị ngưng tụ. 8 §å ¸n tèt nghiÖp sinh viªn thùc hiÖn : NguyÔn ThÞ Minh NguyÖt CHƯƠNG2: PHÂN TÍCH VÀ LỰA CHỌN HỆ THỐNG ĐIỀU HOÀ KHÔNG KHÍ Hệ thống điều hoà không khí là tập hợp các máy móc, thiết bị, dụng cụ để tiến hành các quá trình xử lý không khí như sưởi ấm, làm lạnh, khử ẩm, gia ẩm…Điều chỉnh và khống chế các thông số vi khí hậu trong nhà như nhiệt độ, độ ẩm, độ sạch, khí tươi và sự tuần hoàn không khí trong phòng đáp ứng nhu cầu tiện nghi hoặc công nghệ. 2.1. Hệ thống ĐHKK cục bộ Hệ thống điều hoà không khí cục bộ gồm 2 loại chính là máy điều hoà cửa sổ và máy điều hoà tách năng suất lạnh đến 7 kW (24.000 Btu/h). Đây là các loại máy nhỏ, hoạt động hoàn toàn tự động, lắp đặt, vận hành, bảo trì, bảo dưỡng sửa chữa dễ dàng, tuổi thọ trung bình, độ tin cậy lớn, giá thành rẻ, rất thích hợp với các phòng và các căn hộ nhỏ. Nhược điểm cơ bản của hệ thống điều hoà cục bộ là rất khó áp dụng cho các phòng lớn, hội trường, phân xưởng, nhà hàng, cửa hàng, các toà nhà cao tầng như các khách sạn, văn phòng vì khi lắp đặt các cụm dàn nóng ngoài nhà làm ảnh hưởng đến thẩm mỹ của công trình. 2.1.1. Máy điều hoà cửa sổ Máy điều hoà cửa sổ là loại máy điều hoà không khí nhỏ nhất cả về công suất lạnh 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 gió lạnh, các thiết bị điều khiển, điều chỉnh tự động, phin lọc gió, khử mùi của gió tươi cũng như các thiết bị phụ khác được lắp đặt trong một vỏ gọn nhẹ. Năng suất lạnh không quá 7 kW (24.000 Btu/h) và thường chia ra 5 loại: 6, 9,12, 18, và 24 nghìn Btu/h 9 §å ¸n tèt nghiÖp sinh viªn thùc hiÖn : NguyÔn ThÞ Minh NguyÖt Hình 2.1. Nguyên tắc cấu tạo của một máy điều hoà cửa sổ. 1. Quạt hướng trục; 2. động cơ quạt; 3. cửa lấy gió tươi; 4. quạt ly tâm; 5. dàn bay hơi; 6. phin lọc không khí; 7. tấm ngăn cách nhiệt; 8. bảng điều khiển; 9. ống mao; 10. phin sấy lọc; 11. bầu giãn nở, tách lỏng, tiêu âm đường hút; 12. máy nén roto; 13. dàn ngưng; 14. phin lọc không khí; A và B. không khí lạnh trong phòng vào và ra; C và D. gió giải nhiệt vào và ra. Máy điều hoà hai chiều là thiết bị được lắp đặt thêm van đảo chiều số 2 như hình vẽ. Van đảo chiều số 2 chức năng chính là có thể đổi chiều làm việc, dàn nóng thành dàn lạnh và dàn lạnh trong nhà thành dàn nóng. b) sưởi ấm mùa đông 10