ỨNG DỤNG HKGSA VÀ TRACE 700 TRONG TÍNH TOÁN TẢI LẠNH

Nội dung chính của luận văn này gồm 3 phần chính yếu sau: Phần đầu tiên, đề cập đến những vấn đề chung của điều hòa không khí và các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình tính toán tải lạnh.. P

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP

ỨNG DỤNG HKGSA VÀ TRACE 700 TRONG

ỨNG DỤNG HKGSA VÀ TRACE 700 TRONG TÍNH TOÁN TẢI LẠNH

Tác giả

NGUYỄN TIẾN LUÂN

Khóa luận được đệ trình để đáp ứng yêu cầu cấp bằng Kỹ sư ngành

LỜI CẢM ƠN

Khóa luận tốt nghiệp là sự minh chứng cuối cùng cho quá trình học tập suốt bốn năm miệt mài tại trường đại học Nông Lâm TP.HCM Thật sự khi tiến hành thực hiện gặp rất nhiều khó khăn vì phải tổng hợp nhiều kiến thức khác nhau và thêm vào

đó khóa luận này có số lượng tài liệu tham khảo khá ít Sự bế tắc trong việc triển khai

ý tưởng thực hiện là điều không tránh khỏi Trong những giờ phút ấy thì sự giúp đỡ tậm từ phía mọi người là nguồn động lực lớn lao để em hoàn thành tốt luận văn này

Xin gửi lời cám ơn đến thầy Nguyễn Hùng Tâm đã gợi ý thực hiện nội dung khóa luận này cùng những lời khuyên bảo và chỉnh sữa những sai sót, để từ đó em có hướng đi đúng đắn trong việc từng bước thực hiện luận văn

Xin gửi lời cảm ơn chân thành đến anh Nguyễn Khoa Ty, dù rất bận rộn trong công việc hiện tại nhưng đã hết mình giúp đỡ em trong quá trình tìm hiểu về Trace 700 cũng như HKGSA Nếu không có anh chỉ bảo em sẽ không thể thực hiện được tốt luận văn này

Xin cám ơn quý thầy cô Khoa Cơ Khí trường Đại học Nông Lâm đã truyền đạt những kiến thức bổ ích trong suốt thời gian học tập tại trường để làm cơ sở em thực hiện luận văn

Xin cảm ơn bạn bè cùng gia đình đã động viên em trong những giờ phút khó khăn nhất cũng như tạo điều kiện tốt nhất cho em yên tâm thực hiện tốt khóa luận

Cuối cùng xin chúc sức khỏe đến những người đã tận tình giúp đỡ em trong suốt thời gian học tập

TP.HCM, ngày 16 tháng 06 năm 2010

(Sinh viên thực hiện) Nguyễn Tiến Luân

TÓM TẮT

Luận văn tốt nghiệp: “Ứng dụng HKGSA và Trace 700 trong tính toán tải lạnh” được tiến hành dựa trên sự tham khảo luận văn tốt nghiệp Thiết tòa nhà Cao Ốc văn phòng báo tuổi trẻ, tọa lạc tại 60A, Hoàng Văn Thụ, Quận Phú Nhuận, Tp Hồ Chí Minh của Nguyễn Khoa Ty năm 2009 và việc tìm hiểu các tài liệu liên quan Qua việc thực hiện luận văn, mong muốn đưa ra 1 cái nhìn về cái phương pháp tính toán tải lạnh đồng thời ứng dụng vào việc tính toán tải lạnh Nội dung chính của luận văn này gồm

3 phần chính yếu sau:

Phần đầu tiên, đề cập đến những vấn đề chung của điều hòa không khí và các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình tính toán tải lạnh Ngoài ra phần này còn để cập đến 1 vấn đề chính yếu là giới thiệu 1 vài phương pháp tính toán trên cơ sở đó lựa chọn phương pháp tính tải lạnh phù hợp cho việc thực hiện luận văn này

Phần tiếp theo của luận văn đề cập đến việc kế thừa và chọn lựa các thông số tính toán cho Cao Ốc văn phòng báo tuổi trẻ để thực hiện việc ứng dụng HKGSA và Trace 700 trong việc tính toán tải lạnh của một không gian cụ thể Qua đó có thể ứng dụng vào việc tính toán tải lạnh cho các công trình cần thiết kế điều hòa không khí

Phần cuối cùng là kết luận và đề nghị những ý kiến về đề tài đã thực hiện

MỤC LỤC

Trang tựa i

Lời cám ơn ii

Tóm tắt iii

Mục lục iv

Danh sách các hình viii

Danh sách các bảng xi

Chương 1: MỞ ĐẦU 1

1.1 Tính cấp thiết của đề tài 1

1.2 Mục tiêu của đề tài 1

Chương 2: TỔNG QUAN 2

2.1 Những vấn đề chung về điều hòa không khí 2

2.1.1 Giới thiệu điều hòa không khí 2

2.1.2 Ảnh hưởng của môi trường tới con người và sản xuất 3

2.1.2.1 Ảnh hưởng đến con người 3

2.1.2.1.1 Nhiệt độ 3

2.1.2.1.2 Độ ẩm tuyệt đối 4

2.1.2.1.3 Tốc độ không khí 4

2.1.2.1.4 Nồng độ các chất độc hại 5

2.1.2.1.5 Độ ồn 5

2.1.2.2 Ảnh hưởng đến sản xuất 5

2.1.2.2.1 Nhiệt độ 5

2.1.2.2.2 Độ ẩm 6

2.1.2.2.3 Vận tốc và độ sạch không khí 6

2.1.3 Lựa chọn thông số tính toán cho thiết kế điều hòa không khí 6

2.1.3.1 Nhiệt độ và độ ẩm trong nhà 6

2.1.3.2 Nhiệt độ và ẩm độ ngoài trời 7

2.1.3.3 Tốc độ không khí 8

2.1.3.4 Độ ồn 8

2.1.3.5 Nồng độ các chất độc hại 9

2.2 Các phương pháp tính tải lạnh cho không gian điều hòa 10

2.2.1 Phương pháp truyền thống 10

2.2.1.1 Nhiệt tỏa ra từ máy móc 10

2.2.1.2 Nhiệt tỏa ra từ đèn chiếu sáng 10

2.2.1.3 Nhiệt tỏa từ người 11

2.2.1.4 Nhiệt tỏa ra từ bán thành phẩm 11

2.2.1.5 Nhiệt tỏa ra do bức xạ mặt trời qua kính 12

2.2.1.6 Nhiệt tỏa ra do bức xạ mặt trời qua kết cấu bao che 12

2.2.1.7 Nhiệt tỏa ra do rò rỉ không khí 13

2.2.1.8 Nhiệt thẩm thấu qua vách 13

2.2.1.9 Nhiệt thẩm thấu qua trần và nền 14

2.2.1.10 Nhiệt tổn thất bổ sung do gió và hướng vách 14

2.2.2 Phương pháp Carrier 15

2.2.2.1 Nhiệt tỏa ra từ máy móc 15

2.2.2.2 Nhiệt tỏa từ đèn chiếu sáng 15

2.2.2.3 Nhiệt tỏa do người 16

2.2.2.4 Nhiệt tỏa ra từ không khí tươi 16

2.2.2.5 Nhiệt do lọt không khí vào không gian điều hòa 17

2.2.2.6 Nhiệt bức xa mặt trời 18

2.2.2.6.1 Bức xạ qua kính 18

2.2.2.6.2 Nhiệt bức xạ qua tường và mái 19

2.2.2.7 Nhiệt truyền qua kết cấu bao che 19

2.2.3 Ứng dụng phần mềm 20

2.2.3.1 Phần mềm HKGSA DaiKin 20

2.2.3.2 Phần mềm Trace 700 phiên bản 6.1 32

2.2.3.3 Phần mềm CHVAC phiên bản 7.01.107 47

2.2.3.4 Phần mềm E20-HAP 4.3 53

2.2.3.5 Phần mềm Coolpack 57

2.2.3.6 Phần mềm Revit Mep phiên bản 2010 59

2.3 Phân tích các phương pháp tính toán 67

2.4 Giới thiệu công trình tính toán 69

Chương 3: PHƯƠNG PHÁP VÀ PHƯƠNG TIỆN 73

3.1 Phương pháp 73

3.2 Phương tiện 73

Chương 4: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 74

4.1 Thông số tính toán cho công trình 74

4.1.1 Nhiệt độ và độ ẩm 74

4.1.2 Độ ồn và tốc độ không khí 74

4.1.3 Kết cấu công trình 74

4.1.4 Nguồn nhiệt trong không gian điều hòa 75

4.2 Ứng dụng HKGSA và Trace 700 cho tính tải phòng T01-5 76

4.2.1 Tính tải lạnh bằng HKGSA 77

4.2.2 Tính tải lạnh bằng Trace 700 84

Chương 5: KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ 96

5.1 Kết luận 96

5.2 Đề nghị 96 TÀI LIỆU THAM KHẢO

DANH SÁCH CÁC HÌNH

Hình 2.1 Nhiệt độ và độ ẩm trong không gian điều hòa 7

Hình 2.2 Nhiệt độ và ẩm độ theo cấp điều hòa không khí 8

Hình 2.3 Tốc độ không khí 8

Hình 2.4 Độ ồn cho phép 9

Hình 2.5 Lượng không khí cấp cho người hút thuốc 10

Hình 2.6 Độ sáng tiêu chuẩn của không gian điều hòa 16

Hình 2.7 Màn hình chính của KHG 22

Hình 2.8 Nhập dữ liệu cho tab Project Outline 23

Hình 2.9 Thay đổi dữ liệu thời tiết 24

Hình 2.10 Nhập dữ liệu cho tab Room spec 25

Hình 2.11 Nhập dữ liệu cho thiết bị trong không gian điều hòa 26

Hình 2.12 Thay đổi hệ số truyền nhiệt trong tab O.T.H.C 27

Hình 2.13 Thay đổi dữ liệu về nhiệt độ và ẩm độ 28

Hình 2.14 Thay đổi giờ làm việc của không gian điều hòa 29

Hình 2.15 Thay đổi dữ liệu của tab Others 30

Hình 2.16 Thay đổi dữ liệu trong tab Material II 31

Hình 2.17 Thay đổi dữ liệu trong tab Extension 32

Hình 2.18 Màn hình chính của Trace 700 34

Hình 2.19 Màn hình nhập liệu cho Trace 700 35

Hình 2.20 Nhập thông tin về công trình tính tải lạnh 37

Hình 2.21 Chọn khu vực có công trình tính tải 38

Hình 2.22 Nhập dữ liệu cho tab Internal Load 49

Hình 2.23 Nhập dữ liệu cho tab Airflow 40

Hình 2.24 Nhập dữ liệu cho tab Thermostat 41

Hình 2.25 Nhập dữ liệu cho tab Construction 42

Hình 2.26 Nhập dữ liệu cho tab Single Sheet 43

Hình 2.27 Lựa chọn hệ thống phân phối không khí 44

Hình 2.28 Điều chỉnh quạt và hồi không khí 45

Hình 2.29 Thay đổi dữ liệu trong tab Temp/Humidity 46

Hình 2.30 Kéo và thả phòng đã tạo và hệ thống không khí 47

Hình 2.31 Nhập liệu cho General Project Data 48

Hình 2.32 Thay đổi thuộc tính cho Operating Prolife 49

Hình 2.33 Xác định địa điểm xây dựng công trình 49

Hình 2.34 Nhập dữ liệu cho Master Data 50

Hình 2.35 Nhập liệu cho Air Handler Data 51

Hình 2.36 Nhập thông tin cho Zone Data 52

Hình 2.37 Thông tin về Plenum Data 53

Hình 2.38 Thông tin về Weather 55

Hình 2.39 Nhập thông tin về Space 56

Hình 2.40 Thông tin chọn lựa System 57

Hình 2.41 Nhập dữ liệu tính toán tải lạnh 59

Hình 2.42 Giao diện chính của Revit Mep 61

Hình 2.43 Các tùy chọn tab làm việc 61

Hình 2.44 Tùy chọn tab Home 62

Hình 2.45 Tùy chọn tab Insert 62

Hình 2.46 Tùy chọn tab Annotate 63

Hình 2.47 Tùy chọn tab Modify 63

Hình 2.48 Tùy chọn tab Analyze 63

Hình 2.49 Tùy chọn tab Architect 64

Hình 2.50 Tùy chọn tab Collaborate 64

Hình 2.51 Tùy chọn tab View 64

Hình 2.52 Tùy chọn tab Manage 65

Hình 2.53 Giao diện Application Menu 65

Hình 2.54 Khung cửa sổ Project Browser 66

Hình 2.55 Cao ốc báo tuổi Trẻ hướng chính diện Tây Nam 69

Hình 4.1 Nhập dữ liệu cho công trình Báo Tuổi Trẻ 78

Hình 4.2 Nhập dữ liệu phòng T01-5 79

Hình 4.3 Thay đổi hệ số truyền nhiệt cho phòng T01-5 80

Hình 4.4 Cài đặt nhiệt độ cho phòng T01-05 81

Hình 4.5 Nhập dữ liệu cho tab Others 82

Hình 4.6 Thay đổi dữ liệu cho tab Extension 83

Hình 4.7 Kết quả tính tải cho phòng T01-5 84

Hình 4.8 Nhập thông tin về công trình Báo Tuổi Trẻ 85

Hình 4.9 Chọn khu vực xây dựng công trình Báo Tuổi Trẻ 86

Hình 4.10 Nhập dữ liệu cho tab Internal Load 87

Hình 4.11 Nhập dữ liệu cho tab Airflow 88

Hình 4.12 Nhập dữ liệu cho tab Thermostat 89

Hình 4.13 Nhập dữ liệu cho tab Construction 90

Hình 4.14 Nhập dữ liệu cho tab Single Sheet 91

Hình 4.15 Chọn hệ thống phân phối không khí 92

Hình 4.16 Kết quả tải lạnh của T01-5 93

DANH SÁCH CÁC BẢNG

Bảng 2.1 So sánh các phương pháp tính toán tải lạnh 68

Bảng 2.2 Thống kê tên phòng chức năng, diện tích và số người trong phòng 70

Bảng 4.1 Thông tin về T01-5 76

Bảng 4.2 Kết quả tải lạnh của Khoa Ty, HKGSA và Trace 700 94

Chương 1

MỞ ĐẦU

1.1 Tính cấp thiết của đề tài

Kinh tế đất nước ngày càng phát triển kéo theo kỹ thuật cơ sở hạ tầng cũng phát triển Nhiều công trình như cao ốc văn phòng, khách sạn, nhà hàng được xây dựng

để giải quyết những vấn đề về nhà ở, nơi làm việc và vui chơi giải trí Để con người có thể sinh hoạt tốt trong những công trình xây dựng này việc sử dụng các hệ thống điều hòa không khí nhằm tạo ra môi trường thích hợp cho con người là việc cần thiết

Vì vậy việc nghiên cứu và tính toán các hệ thống điều hòa là điều cần thiết Người thiết kế phải tìm ra phương án tối ưu nhất cho công trình đồng thời tiết kiệm được thời gian và công sức Muốn vậy, họ phải được trang bị 1 nền tảng kiến thức chuyên môn vững chắc, có nhiều kinh ngiệm thực tế biết sử dụng thành thạo những chương trình tính toán hỗ trợ nhằm tạo ra 1 công việc thiết kế nhanh chóng, chính xác

và đạt hiệu quả cao

Trên cơ sở đó, cùng với mong muốn tìm hiểu và ứng dụng vài phần mềm tính toán tải lạnh, em đã thực hiện đề tài này thông qua sự hướng dẫn của thầy Nguyễn Hùng Tâm và anh Nguyễn Khoa Ty

1.2 Mục tiêu của đề tài

Qua việc giới thiệu các phương pháp tính toán tải lạnh, đưa ra vài so sánh về các phương pháp tính toán để chọn lựa phương pháp tối ưu nhất cho việc thực hiện đề

tài

Ứng dụng HKGSA và Trace 700 cho việc tính toán tải lạnh của không gian điều hòa làm cơ sở cho việc ứng dụng tính toán thiết kế hệ thống điều hòa không khí

Chương 2 TỔNG QUAN

2.1 Những vấn đề chung về điều hòa không khí

2.1.1 Giới thiệu điều hòa không khí

Điều hòa không khí dường như xuất hiện từ rất lâu đời, nhưng thực sự người ta chưa có 1 khái niệm rõ ràng về vấn đề này Ngay từ thời xa xưa con người biết dùng lửa để sưởi ấm hay xây nhà gần những bờ hồ sông suối để tận hưởng nguồn gió mát

Khi thế giới chuyển mình giai đoạn cách mạng công nghiệp đi đôi với việc khai thác khoáng sản ở những nơi cách mặt đất cả vài trăm mét Tại những nơi này nguồn không khí tươi rất thiếu thốn đã buộc con người phải suy nghĩ đến vấn đề cung cấp 1 lượng không khí để sống và làm việc có hiệu quả Những người có ý tưởng này như Agricola hay Leonardo De Vince đã thực sự đặt nền móng cho sự phát triển của ngành điều hòa không khí

Trước mối quan tâm về sự thích ứng cơ thể của con người với điều kiện sống nhiều công trình liên quan của John Gorrie ( 1845), Piuzzi Smith (1850), F.Carre ( 1860) đã làm cho ngành điều hòa không khí thật sự phát triển Nhưng ở giai đoạn này các công trình điều hòa chỉ đáp ứng được yếu tố nhiệt độ còn các yếu tố như ẩm độ hay độ ồn vẫn chưa thể hoàn thiện để tạo nên 1 hệ thống điều hòa đúng nghĩa

Đến khi có sự góp mặt của kĩ sư người Mĩ Willis H.Carrier thì ngành điều hòa không khí dường như có một bước phát triển mới Ông là người đưa ra nhiều định nghĩa điều hòa không khí đó là ngành khoa học nghiên cứu các phương pháp và thiết

bị nhằm tạo ra 1 môi trường có không khí trong sạch, có nhiệt độ, độ ẩm và vận tốc gió nằm trong 1 phạm vi cho phép, thích ứng với trạng thái hoạt động của con người cũng như phục vụ cho quá trình sản xuất

Điều hòa không khí đã và đang phát triển rất mạnh mẽ nhằm nâng cao đời sống sinh hoạt của con người nhất là những vùng có khí hậu nhiệt đới nóng ẩm như ở Việt Nam Với khí hậu như vậy luôn gây ra cảm giác khó chịu khi làm việc cũng như khi vui chơi giải trí Để khắc phục những vấn đề này, hầu hết các công trình xây dựng gần đây đều được trang bị hệ thống điều hòa không khí

Nếu nói cho đúng thì ngành kĩ thuật điều hòa Việt Nam bắt đầu được biết đến qua công trình xây dựng và bảo quản thi hài chủ Tịch Hồ Chí Minh Ngày ấy đa số thiết bị đều phải nhập của Liên Xô, ngoài ra đội ngũ cán bộ kĩ thuật thiếu thốn May mắn nhờ nước bạn giúp đỡ và đào tạo cán bộ kĩ thuật mà ta dần chủ động trong việc bảo quản thi hài chủ Tịch Hồ Chí Minh cho đến ngày nay dưới 1 điều kiện nóng bức

mà chỉ cần 1 thay đổi 1 ảnh hưởng nhỏ cũng gây ra thiệt hại rất lớn cho quá trình bảo quản

Sự xâm nhập của điều hòa không khí vào các ngành sản xuất đã thực sự tạo ra những bước ngoặt lớn trong vấn đề chất lượng và số lượng của của phẩm như thuốc lá,

in ấn, quang học, điện tử…

Trong sản xuất thuốc lá nếu nhiệt độ và độ ẩm không ổn định thì sẽ làm cho độ dẻo cũng như cơ lí tính của thuốc lá thay đổi làm cho máy móc hoạt động kém tạo ra sản phẩm kém chất lượng

Trong ngành cơ khí chính xác chế tạo các dụng cụ đo lường, thiết bị quang học đòi hỏi độ chính xác cao, đạt tiêu chuẩn về độ bền, độ sạch là 1 yêu cầu rất cần thiết chỉ cần 1 sai lệch nhỏ cũng làm giá trị đo đạc hay làm giảm tuổi thọ của sản phẩm rất lớn gây ra những thiệt hại kinh tế khó lường

2.1.2 Ảnh hưởng của môi trường tới con người và sản xuất

Thân người như 1 cái máy nhiệt có nhiệt độ ổn định là 370C Trong quá trình vận động cơ thể con người luôn thải ra những lượng nhiệt nhiều hay ít Đây là sự trao

đổi nhiệt giữa môi trường bên ngoài với cơ thể con người Sự trao đổi này thông qua 2 hình thức là truyền nhiệt và tỏa ẩm

Truyền nhiệt: thông qua 3 hình thức là đối lưu, bức xạ và dẫn nhiệt Khi nhiệt

độ môi trường cao thì cơ thể con người nhận nhiệt từ môi trường và ngược lại con người thải nhiệt ra môi trường Theo nghiên cứu về mức độ phù hợp nhiệt độ con người cảm thấy thoải mái trong khoảng nhiệt độ 22÷270C

Tỏa ẩm: ngoài hình thức truyền nhiệt con người còn trao đổi nhiệt với môi trường thông qua tỏa ẩm Khả năng tỏa ẩm xảy ra trong mọi phạm vi nhiệt độ, nếu nhiệt độ môi trường cao thì tỏa ẩm càng lớn

Tốc độ không khí mà con người cảm thấy dễ chịu nhất là 0,25 m/s, tuy nhiên cần lưu ý đến sự tương thích với nhiệt độ

Khi không khí chứa 1 số chất độc hại nó sẽ ảnh hưởng trực tiếp đến cơ thể con người Nguyên nhân các chất độc hại này có trong không khí là do sản xuất, do con người gây ra trong quá trình sống và làm việc

Bụi: ảnh hưởng đến hệ hô hấp vì chúng ta phải hít thở hằng ngày Nếu hạt bụi có kích thước nhỏ và tồn tại trong không khí lâu thì khả năng xâm nhập vào cơ thể nhiều hơn Bụi phát sinh từ 2 nguồn gốc vô cơ và hữu cơ

Khí CO2 và SO2: các khí này không độc nhưng khi nồng độ chúng quá lớn sẽ làm con người khó thở có thể gây chết ngạt Nguồn gốc khí này có thể là hít thở, hút thuốc hay sản xuất

Người ta thường đánh giá sự ô nhiễm không khí qua mức độ CO2 có trong không khí Nồng độ cho phép CO2 trong không khí là 0,15% theo thể tích

Khi con người làm việc trong môi trường có độ ồn cao sẽ gây cho con người cảm giác khó chịu và còn làm ảnh hưởng đến sức khỏe con người Vì vậy viêc khống chế độ ồn ở 1 mức nhất định là điều cần thiết nhất là những nơi cần độ ồn nhỏ như bệnh viện, phòng thu thanh…

Mỗi một sản phẩm chỉ chịu được giới hạn nhiệt độ nhất định nếu nằm ngoài giới hạn này chất lượng sản phẩm không được bảo đảm gây thiệt hại đến quá trình tiêu thụ sản phẩm Một số sản phẩm với nhiệt độ giới hạn cho phép:

Đo lường chính xác 20÷400C

Dệt: 20÷320C

Bảo quản rau quả: 100C

Kẹo cao su: 200C

Khi ẩm độ cao sẽ gây ảnh hưởng cho 1 số sản phẩm nông nghiệp như nổi mốc tạo ra nhiều vi khuẩn gây bệnh Đối với bánh kẹo thì độ ẩm cao gây chảy nước

Khi độ ẩm thấp sẽ làm cho 1 số sản phẩm bị khô giòn và nếu trong chế tạo điện

tử thì sẽ làm bung các mối hàn gây ảnh hưởng đến tính chất sản phẩm

2.1.3 Lựa chọn thông số tính toán cho thiết kế điều hòa không khí

Thiết kế điều hòa không khí phải dựa theo tiêu chuẩn VN 5678-1992 Đây là tiêu chuẩn áp dụng để thiết kế thông gió, điều hòa không khí, sưởi ấm cho các công trình mới và cải tạo ban hành năm 1992

Mùa đông tT = ( 23÷25)0C, ϕT = (30÷35)%

Hình 2.1: Nhiệt độ và độ ẩm trong không gian điều hòa

Thông số này được lấy để tính toán tải lạnh tùy theo mức độ của công trình, tức

là tùy thuộc vào cấp độ điều hòa không khí

Điều hòa không khí cấp 1 có độ tin cậy cao nhất duy trì thông số vi khí hậu trong giới hạn cho phép không phụ thuộc bất cứ biến động nào ngoài trời trên cơ sở được ghi nhận nhiều năm Tuy nhiên chi phí đầu tư và vận hành rất lớn chỉ những công trình đặc biệt mới sử dụng cấp điều hòa này

Điều hòa không khí cấp 2 có tin cậy trung bình, duy trì các thông số khí hậu với sai lệch trong 1 năm không quá 200 h Các công trình sử dụng cấp điều hòa này là khách sạn 5 sao, phòng thí nghiệm, bảo tàng…

Điều hòa không khí cấp 3 có độ tin cậy thấp nhất , duy trì thông số khí hậu với sai lệch trong 1 năm không quá 400 h Thực tế cho thấy các công trình hiện nay thường sử dụng cấp điều hòa này vì đầu tư ban đầu không cao

Hình 2.2: Nhiệt độ và ẩm độ theo cấp điều hòa không khí

tmax, tmin- giá trị nhiệt độ lớn nhất, nhỏ nhất trong năm

ttbmax, ttbmin - giá trị nhiệt độ lớn nhất, nhỏ nhất của tháng trong năm

ϕ(tmax), ϕ(tmin) - giá trị độ ẩm lớn nhất, nhỏ nhất trong năm

ϕ(Ttb max), ϕ(t tb min)- giá trị độ ẩm lớn nhất, nhỏ nhất của tháng trong năm

Nên chọn theo nhiệt độ trong không gian điều hòa, khi nhiệt độ phòng thấp nên chọn tốc độ vừa phải để tránh gây ra hiện tượng mất nhiệt cho cơ thể Viêc chọn lựa tốc độ không khí được tra theo hình 2.3

Hình 2.3: Tốc độ không khí

Độ ồn là một yếu tố quan trọng trong điều hòa không khí, khi thiết kế điều hòa không khí phải đạt được độ ồn ở mức tối thiểu cho phép Khi lắp đặt máy có công suất lớn cần bảo đảm độ ồn có ảnh hưởng đến không gian điều hòa như thế nào mà có biện pháp khử ồn

VCO2- lượng CO2 con người thải ra trong m3/h.người

β- nồng độ % CO2 tính theo thể tích Thường chọn β = 0,15

α- nồng độ % CO2 trong môi trường xung quanh Thường chọn α = 0,03

Trong trường hợp phòng bị ô nhiễm bởi khí CO2 không phải hít thở mà do khói thuốc lá thì cần cung cấp lượng khí tươi cho 1 người theo hình 2.5

Hình 2.5: Lượng không cấp cho người hút thuốc

2.2 Các phương pháp tính tải lạnh cho không gian điều hòa

2.2.1 Phương pháp truyền thống

Nhiệt tỏa ra từ máy móc bao gồm các thiết bị sử dụng điện như ti vi, tủ lạnh, máy in, máy tính… Các thiết bị này tỏa nhiệt ra trong không gian điều hòa và xác định bằng công thức sau:

Q1 = ∑Nđc.Ktt.Kđt.(1/ η-1 + Kt), W

Nđc- công suất động cơ lắp đặt của máy, W

Ktt- hệ số phụ tải bằng tỉ số giữa công suất thực của máy trên công suất động cơ lắp đặt

Kđt- hệ số đồng thời tính đến mức độ hoạt động đồng thời Nó được tính bằng thời gian làm việc của máy móc trên tổng thời gian hoạt động của hệ thống điều hòa không khí Kt- hệ số tải nhiệt Các động cơ làm việc ở chế độ biến điện năng thành cơ năng thì lấy giá trị là 1

η- hiệu suất làm việc thực tế của động cơ

Nhiệt này chủ yếu tỏa ra từ 2 loại đèn chính là đèn huỳnh quanh và đèn dây tóc Xác định nhiệt lượng này bằng công thức:

Q2 = Ncs, W

Ncs- tổng công suất các đèn chiếu sáng, W

Điều quan trọng đặt ra cho người thiết kế là làm sao để xác định số lượng đèn

và tính toán sao cho có thể đủ khả năng chiếu sáng Để giải quyết vấn đề này có thể lấy tiêu chuẩn chiếu sáng 10÷ 12 W/m2 cho văn phòng, khách sạn…

Nhiệt này phụ thuộc vào thể trạng và trạng thái hoạt động của con người cũng như là giới tính Nhiệt tỏa ra do con người gồm 3 phần: đối lưu, bức xạ và bay hơi ẩm Người ta chia làm 2 loại chính để dễ tính toán là nhiệt ẩn và nhiệt hiện Nhiệt tỏa ra từ người tính toán như sau:

Q4 = G4.Cp.(t1-t2) + W.ro

G4- khối lượng sản phẩm vào, kg/s

Cp- nhiệt dung riêng của sản phẩm, kJ/kg.0C

W- lượng nhiệt ẩn tỏa ra trong 1 đơn vị thời gian

ro- nhiệt ẩn hóa hơi của nước ro = 2500 kJ/kg

Đa số các không gian điều hòa thường lắp đặc các loại kính nhằm mục đích tạo

vẻ mĩ quan cho công trình đồng thời cũng là tăng cường độ sáng tự nhiên Chính vì điều này cũng làm tăng mức độ nhiệt mặt trời qua kính vào không gian điều hòa Nhiệt này phụ thuộc rất nhiều yếu tố khác nhau:

Thành phần trực xạ và tán xạ bầu trời, sương mù…

Cường độ bức xạ tại các địa phương xây dựng công trình

Hướng cửa sổ và vật làm kính cũng như rèm che cửa

Để xác định lượng nhiệt này có thể tính gần đúng theo công thức sau:

Q5 = Isd.Fk.τ1.τ2.τ3.τ4, W

Isd- cường độ bức xạ theo mặt đứng, W/m2

Fk- diện tích cửa kính chịu bức xạ mặt trời, m2

τ1- hệ số trong suốt cửa kính

τ2- hệ số bám bẩn

τ3- hệ số khúc xạ

τ4- hệ số tán xạ do che

2.2.1.6 Nhiệt tỏa ra do bức xạ mặt trời qua kết cấu bao che

Nếu theo lý thuyết lượng nhiệt này gồm nhiệt truyền qua vách và mái nhà Nhưng do lượng nhiệt truyền qua vách nhỏ nên chúng ta chỉ tính nhiệt qua mái Nhiệt lượng này được xác định công thức sau:

Q6 = Cs.Ks.sinh.cosθ.F.εs.k/(αN.sin(h+as))

Cs = 1360 W/m2- hằng số bức xạ mặt trời

Ks- hệ số phụ thuộc vào mùa trong năm

h và θ- tương ứng là góc phương vị mặt trời

F- diện tích bề mặt mái nhà, m2

εs- hệ số hấp thụ bức xạ mặt trời của mái nhà

k- hệ số truyền nhiệt qua mái nhà, W/m2.K

αN- hệ số tỏa nhiệt phía ngoài mái nhà tới không khí ngoài trời, W/m2.K

Nhiệt này xuất hiện do sự chênh lệch nhiệt độ và áp suất trong và ngoài không gian điều hòa Thông thường lượng không khí sẽ tràn vào không gian điều hòa qua các khe hở cửa sổ, cửa chính… Lượng nhiệt này được xác định như sau:

Q7 = G7.(IN-IT), W

G7- lượng không khí rò lọt vào không gian điều hòa, kg/s

IN, IT- entanpy của không khí trong và ngoài nhà, kJ/kg

Thật rất khó xác định lượng không khí này, người ta có có thể G8 = (1,5÷2).V,

m3/h và V là thể tích cần điều hòa không khí, m3

Do nhiệt độ chênh lệch trong và ngoài không gian điều hòa mà nhiệt sẽ truyền từ trong ra ngoài hay từ ngoài vào trong không gian điều hòa qua kết cấu bao che như tường, cửa sổ, cửa kính Nhiệt này được xác định như sau:

Q8 = ∑ki.Fi.∆ti, W

ki- hệ số truyền nhiệt qua kết cấu bao che thứ i, W/m2.K

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

∆ti- hiệu nhiệt độ trong và ngoài không gian điều hòa của kết cấu bao che thứ i, K Cách xác định ∆ti

Khi vách tiếp xúc với không khí ngoài trời lấy bằng tN-tT

Khi vách tiếp xúc với không gian đệm lấy bẳng 0,7.(tN-tT)

Khi tiếp xúc trực tiếp với không gian có điều hòa không khí lấy bằng 0

Nhiệt truyền qua trần và nền được sử dụng công thức như tính cho nhiệt truyền qua vách tuy nhiên ở đây điều quan tâm chính là hiệu nhiệt độ trong và ngoài không gian điều hòa

Đối với trần thì ∆ti xác định như sau:

Khi trần tiếp xúc với không khí ngoài trời lấy bằng tN-tT

Khi trần có không gian đệm lấy bằng 0,7.(tN-tT)

Khi trần tiếp xúc với không gian điều hòa của tầng trên lấy bằng 0

Đối với nền ∆ti xác định như sau:

Khi phía dưới sàn có không gian điều hòa lấy bằng 0

Khi phía dưới sàn chỉ là không gian đệm lấy bằng 0,7.(tN-tT)

Khi sàn tiếp xúc trực tiếp với nền đất lấy tN-tT

2.2.1.10 Nhiệt tổn thất bổ sung do gió và hướng vách

Khi công trình có độ cao hơn 4 m, sẽ làm cho αN tăng điều này dẫn đến nhiệt thẩm thấu qua vách tăng Để bổ sung nhiệt tổn thất do gió cứ từ m thứ 5 lấy tăng nhiệt lượng lên 1 hay 2% nhưng toàn bộ không quá 15%

Ngoài ra chúng ta cẩn bổ sung lượng nhiệt cho hướng Đông và hướng Tây Bổ sung lượng nhiệt 5 hay 10% tùy theo vách dầy hay mỏng

2.2.2 Phương pháp Carrier

Máy móc sử dụng điện gồm 2 phần động cơ điện và cơ cấu dẫn động Tùy theo

vị trí tương đối của các phần này mà ta có trường hợp tính nhiệt phát sinh khác nhau:

Trường hợp 1: cả 2 phần đều nằm trong không gian điều hòa thì toàn bộ năng lượng cung cấp cho động cơ đều biến thành nhiệt năng Lúc đó nhiệt được tính theo công thức sau:

N- công suất động cơ η- hiệu suất động cơ

Đèn chiếu sáng chia làm 2 loại chính là đèn dây tóc và đèn huỳnh quang Nhiệt

do đèn tỏa ra chỉ là nhiệt hiện Được xác định như sau:

Q = ∑ N, W

Với đèn huỳnh quang: thì chỉ biến đổi 10% năng lượng thành quang năng, 80% năng lượng phát ra là bức xạ nhiệt và 10% còn lại là đối lưu và dẫn nhiệt Vậy nhiệt tỏa ra từ đèn chính là công suất của đèn

Đối với đèn huỳnh quang: thì có 25% năng lượng biến đổi thành quang năng, 50% năng lượng phát ra dưới dạng bức xạ và phần còn lại là đối lưu và dẫn nhiệt

Nhưng đèn huỳnh quang có sử dụng chấn lưu điện tử khi tính nhiệt ta nhân công suất đèn với hệ số 1,25

Một thực tế cho thấy khi thiết kế không biết số lượng đèn là bao nhiêu và bố trí như thế nào cho hợp lí về độ sáng Trường hợp này chọn điều kiện độ sang theo hình

2.6

Hình 2.6: Độ sáng tiêu chuẩn của không gian điều hòa

Bao gồm nhiệt ẩn và nhiệt hiện phụ thuộc vào cường độ hoạt động và môi trường không khí xung quanh Khi tính lượng nhiệt tỏa ra từ người trong không gian điều hòa rất khó xác định số lượng người và hầu như số lượng người luôn thay đổi không theo bất cứ quy luật nào cả Để giải quyết vấn đề này có thể lấy số lượng người phân bố trong không gian điều hòa theo hình 2.6

Không gian điều hòa là nơi sinh sống và làm việc vì vậy cần một lượng không khí tươi cần thiết cho con người Mặt khác lượng không khí này cũng tỏa ra 1 lượng nhiệt hiện và nhiệt ẩn Việc xác định lượng nhiệt này được tính theo công thức sau:

QhN = 1,2.n.l.(tN-tT), W

QaN = 3.n.l.(dN-dT), W

QhN, QaN- lượng nhiệt hiện và nhiệt ẩn của gió tươi, W

n- số người trong không gian điều hòa

dN, dT- độ chứa hơi, g/kg

l- lượng không khí tươi cấp cho 1 người trong 1 giây, l/s với văn phòng lấy l = 7,5 l/s

Khi có độ chênh lệch áp suất và nhiệt độ giữa không gian điều hòa và không khí ngoài trời thường xảy ra hiện tượng rò rỉ không khí Phần rò rỉ có thể coi là 1 lượng không khí tươi cấp cho không gian điều hòa qua cửa sổ và cửa chính

Nhiệt hiện và nhiệt ẩn do lượng gió lọt

Rbx- nhiệt bức xạ mặt trời qua kính vào không gian điều hòa

Khi bức xạ mặt trời chiếu đến kính chia làm 3 thành phần là hấp thụ (αk), xuyên qua(τk) và phản xạ ( ρk) Tùy theo cấu tạo từng loại kính mà các thành phần này sẽ có mức độ quan hệ khác nhau Thường thì kính màu có α lớn và τ nhỏ còn kính trong thì ngược lại

Người ta đưa ra khái niệm kính cơ bản là loại kính trong suốt, dày 3 mm có hệ

số α = 6% và τ = 8% với góc tới của tia bức xạ là 300

αk, τk, ρk- hệ số hấp thụ, xuyên qua và phản xạ của kính

αm, τm, ρm- hệ số hấp thụ, xuyên qua và phản xạ của màn che

R là lượng bức xạ mặt trời đến bề mặt ngoài kính, W/m2

Rbx = [ 0,4 αk+ τk.(αm+τm+ρk.ρm + 0,4.αk.ρm)].R

Ngoài ra chùng ta cũng cần chú ý đến độ cao của công trình đang xây dựng so với mặt nước biển, nhiệt độ đọng sương và vật liệu khung cửa sổ để hiệu chỉnh Rbx cho đúng

Dưới tác dụng của bức xạ mặt trời nhiệt, bề mặt trường sẽ hấp thụ nhiệt một phần tỏa nhiệt ra bên trong không gian điều hòa Quá trình truyền nhiệt này sẽ có mức

độ chậm trễ khác nhau tùy theo cấu trúc của tường, thường thì người ta bỏ qua nhiệt lượng này

Nhiệt lượng truyền qua mái do bức xạ và độ chênh lệch nhiệt độ trong phòng và ngoài trời tính theo công thức sau:

Q = F.k.ϕm.Δt

F- diện tích mái, m2

k- hệ số truyền nhiệt của mái, W/m2.0C

ϕm- hệ số màu của mái hay tường

Δt- nhiệt độ chênh lệch tương đương

Cách xác định ∆t

Khi trần (mái) tiếp xúc với không gian điều hòa tầng trên thì lấy bằng 0

Khi trần ( mái) tiếp xúc với không gian không có điều hòa tầng trên lấy bằng 0,5.(tN-tT)

Khi trần mái tiếp xúc với không gian ngoài thì ∆t = tN-tT- (εs-RN)/αN

Công thức tính toán Q = ϕ.k.F.Δt, W

ϕ - hệ số tính đến vị trí kết cấu bao che của không khí bên ngoài

Đối với tường bao

Khi tiếp xúc trực tiếp với không khí bên ngoài sẽ có giá trị ϕ =1

Khi tiếp xúc với phòng có điều hòa ϕ = 0

Đối với vách ngăn

Khi tiếp xúc với không gian không có điều hòa ϕ = 0,7; nếu không gian tiếp xúc với không khí bên ngoài ϕ = 1 và ϕ = 0,4 và nếu không gian này không tiếp xúc với không khí bên ngoài trời

Đối với sàn

Khi sàn trên tầng hầm có cửa sổ ϕ =0,6 và nếu không có cửa sổ ϕ = 0,4

Daikin Industries Ltd được thành lập tại thành phố Osace nước NHẬT năm

1924 đánh dấu sự phát triển của 1 công ty hàng đầu về điều hòa không khí tại Nhật

Năm 1972, Daikin mở rộng thị trường sang Châu Âu và thành lập ra công ty Daikin Europe NV tại thành phố Oostende nước Bỉ, Daikin với tiêu chí nâng cao chất lượng để phù hợp với thị trường EU

Năm 2004, Daikin đã đầu tư xây dựng tại thành phố Plzen, Borských 1 nhà máy được mang tên Daikin Industires Czech Republic và bắt đầu đi vào sản xuất máy điều hòa loại nhỏ

Tại Việt Nam Daikin có hai văn phòng đại diện bước đầu xâm nhập vào thị trường điều hòa không khí

Daikin với với nhiều chủng loại máy lạnh đa dạng từ cục bộ đến những máy lạnh trung tâm nổi tiếng kiểu VRV thật sự đã làm nên thương hiệu Daikin

Phần mềm KHGSA Daikin được xây dựng với mục đích tính tải lạnh nhanh chóng để người thiết kế có thể đưa ra những quyết định cho việc lựa chọn hệ thống điều hòa không khí

Ưu điểm

Giao diện dễ sử dụng với vài bước nhập liệu đơn giản

Cho kết quả tính toán mau chóng với độ chính xác khá cao

Sau khi cài đặt vào máy tính bước đầu chúng ta sẽ làm quen với chương trình

và quá trình nhập liệu để tính tải lạnh Khi click nút mở chương trình mà hình sẽ hiện lên với nội như hình 2.7 Chúng ta sẽ bắt đầu lựa chọn New để bắt đầu tính tải cho 1 công trình

Hình 2.7: Màn hình chính của KHG

Head load gồm 4 tab chính:

Project Outline : thông tin về công trình tải lạnh

Room Data: nhập thông tin dữ liệu phòng

Sum/Print: Tính toán tải và cho kết quả in ra giấy

Exit: Thoát khỏi HKG

Để có thể ứng dụng tính tải lạnh, phần này xin được giới thiệu kỹ từng bước nhập liệu của HKGSA

Tác động vào tab Project Outline, màn hình hiện ra bảng nhập liệu thông tin dự

án bao gồm tên công trình ( Project name), địa chỉ ( Address), kết cấu tường xây ngoài

và là nơi để chọn thông tin thời tiết cho địa điểm tính tải lạnh công trình

Hình 2.8: Nhập dữ liệu cho tab Project Outline

Kết cấu tường bên ngoài tùy theo từng công trình mà chọn cho phù hợp với yêu cầu Tại bảng này cũng quy định sẵn giá trị hệ số truyền nhiệt của vật liệu

Nếu muốn thay đổi, ấn vào nút Design Data, đây cũng chính là nơi thay đổi dự liệu thời tiết và nhiệt độ và độ ẩm phòng cần tính toán

Khi lựa chọn Weather Data sẽ hiện ra bảng điều chỉnh nhiệt độ và độ ẩm trong trong vòng 24 giờ đồng hồ của mùa hè và mùa đông Thông tin này được cung cấp từ chương trình nếu muốn ta có thay đổi số liệu bằng cách ấn vào nút Change

Hình 2.9: Thay đổi dữ liệu thời tiết

Tiếp theo là phần nhập dữ liệu tab Room spec Đây là phần chính yếu của HKGSA Khi ấn vào nút Room Data và nút Add màn hình hiện ra phần nhập liệu cho không gian tính tải lạnh

Hình 2.10: Nhập dữ liệu cho tab Room Data

Nhập thông cho không gian tính tải gồm 5 phần chọn lựa chính:

Phần 1: bao gồm tên phòng (Room Name), sàn số ( Floor), số lượng phòng giống nhau (Qty), sử dụng hệ thống (System) cho không gian điều hòa

Phần 2: bao gồm chức năng phòng sử dụng ( Usage of Room) Khi chọn không gian theo thiết kế như văn phòng hay khách sạn… thì số người, lượng nhiệt tỏa ra từ mỗi người cũng như số lần đổi gió, thời gian và hệ số đèn và rèm đều theo tiêu chuẩn

Ngoài ra trong phần 2 này còn có phần lựa chọn hệ thống thông gió (Ventilation System) cũng như là có hay không có trần ( Ceiling Board) với nhập kích thước không gian làm việc ( kích thước này được đo trên bản vẽ Cad) Trường hợp trần cao hơn 5 m thì tải lạnh tường ngoài, mái và cửa kính nhân thêm với hệ số ( hơn 5 m: 1,05 và với

10 m: 1,15)

Phần 3: bao gồm các ô nhập liệu về phần mái không có trần ( Roof & Cond.Ceiling Area), tầng không có điều hòa không khí ( Non- conditional Floor Air) cũng như là nguồn nhiệt tỏa ra từ thiết bị ( Equipments) có trong không gian điều hòa Nếu như không có yêu cầu nhập liệu có thể để trống

Non-Tại ô Equipment chúng ta có thể nhập giá trị lượng nhiệt trực tiếp hoặc nhấn vào nút Heat Source Input để chọn số lượng thiết bị tỏa nhiệt trong không gian điều hòa như máy in, máy vi tính, máy fax

Hình 2.11: Nhập dữ liệu cho thiết bị trong không gian điều hòa

Phần 4: bao gồm chiều dài tường ngoài ( Outer Wall Length), diện tích cửa sổ ( Windown area on Outer Wall) và tường phía trong không tiếp xúc với không gian điều hòa ( Inner Wall length for Non- Con Space) Cần chú ý đến hướng của công trình để nhập liệu cho chính xác

Phần 5 là phần thay đổi dữ liệu ( Change Std Data ) nhấn nút để thay đổi hệ số truyền nhiệt (O.H.C.T), nhiệt độ và ẩm độ (Temp&Humid), thời gian biểu (Schedule), vài thứ liên quan khác (Others), vật liệu (Material II ), và phần mở rộng ( Extension)

Tab O.H.C.T

Hình 2.12: Thay đổi hệ số truyền nhiệt trong tab O.T.H.C

Tab này bao gồm các hệ số của tường, mái, trần và sàn không gian điều hòa Ta thấy phần diện tích bên trái của bản là chọn loại tường ( Wall Type) Tùy theo loại tường mà độ chêch lệch nhiệt độ hiệu dụng khác nhau, thông thường chọn loại III khi thiết kế

Trường hợp tính nhiệt tải cho tường nằm dưới mặt đất tùy theo độ nông sâu mà

có hệ số truyền nhiệt khác nhau

Nếu chiều sâu tường với mặt đất chỉ là 2,4 m thì tường vẫn bị ảnh hưởng lớn bởi nhiệt độ bên ngoài Vì vậy tính tải lạnh sẽ dựa vào nhiệt độ chênh lệch bên trong

và bên ngoài không gian điều hòa