thiết kế điều hòa không khí cho nhà máy dược

CHƯƠNG – TỔNG QUAN 1.1 – Cơ sở kĩ thuật điều hòa khơng khí 1.1.1 – Lịch sử phát triển kỹ thuật điều hòa khơng khí Vào năm 218 đến 222, hoàng đế Varius Avitus thành Rome cho người đắp núi tuyết vườn thượng uyển để làm mát gió thổi vào cung điện Vào năm 1845, bác sĩ John Gorrie người Mỹ chế tạo máy nén khí để điều hòa khơng khí cho bệnh viện tư ơng Chính điều làm ơng tiếng vào lịch sử điều hòa khơng khí Năm 1850, nhà thiên văn học Puizzi Smith lần đưa dự án điều hòa khơng khí phòng máy lạnh nén khí Năm 1911, Carrier lần xây dựng ẩm đồ khơng khí ẩm định nghĩa tính chất nhiệt động khơng khí ẩm phương pháp xử lý để đạt trạng thái không khí theo u cầu Kỹ thuật điều hòa khơng khí bắt đầu chuyển có bước tiến nhảy vọt đáng kể, đặc biệt vào năm 1921 tiến sĩ Willis H Carrier phát minh máy lạnh ly tâm Điều hòa khơng khí thực lớn mạnh tham gia vào nhiều lĩnh vực khác như: • Điều hòa khơng khí cho nhà máy cơng nghiệp • Điều hòa khơng khí cho nhà máy chăn ni • Điều hòa khơng khí cho trại điều dưỡng, bệnh viện • Điều hòa khơng khí cho cao ốc, nhà hát lớn • Điều hòa khơng khí cho nơi sinh hoạt khác người… Đến năm 1932, toàn hệ thống điều hòa khơng khí chuyển sang sử dụng mơi chất freon R12 Khoa học kỹ thuật ngày phát triển, đời sống người ngày nâng cao điều hòa khơng khí ngày phát triển mạnh mẽ, ngày có thiết bị, hệ thống điều hòa khơng khí đại, gọn nhẹ, rẻ tiền 1.1.2 – Lịch sử phát triển điều hòa khơng khí Việt Nam Đối với Việt Nam, đất nước có khí hậu nhiệt đới nóng ẩm Điều hồ khơng khí có ý nghĩa vơ to lớn việc phát triển kinh tế nước ta Điều hòa khơng khí xâm nhập vào hầu hết ngành kinh tế, đặc biệt ngành chế biến bảo quản thực phẩm, ngành công nghiệp nhẹ, ngành xây dựng Nhược điểm chủ yếu ngành lạnh nước ta nhỏ, non yếu lạc hậu, chế tạo loại máy lạnh amoniac loại nhỏ, chưa chế tạo loại máy nén thiết bị cỡ lớn, loại máy lạnh Freon, thiết bị tự động Ngành lạnh nước ta chưa quan tâm đầu tư phát triển mức dẫn đến việc đơn vị, xí nghiệp sử dụng lạnh chưa hợp lý gây thiệt hại lãng phí tiền vốn Ở Việt Nam nay, việc tính tốn thiết kế hệ thống điều hòa khơng khí cho cơng trình tính tốn phận riêng lẻ lựa chọn thiết bị nước giới để lắp ráp thành cụm máy, ta chưa thể chế tạo thiết bị cụ thể có chế tạo chất lượng Cùng với phát triển kinh tế đất nước năm gần đây, thành phố lớn phát triển lên hàng loạt cao ốc, nhà hàng, khách sạn, rạp chiếu phim, biệt thự sang trọng, nhu cầu tiện nghi người tăng cao, ngành điều hòa khơng khí bắt đầu có vị trí quan trọng có nhiều hứa hẹn tương lai Trong điều kiện nay, sống người dân ngày cải thiện đáng kể mặt việc tòa nhà trọc trời, khách sạn, nhà hàng, siêu thị, trung tâm thương mại… sử dụng hệ thống điều hòa khơng khí điều hợp lý cấp thiết điều kiện khí hậu ngày nóng lên tồn giới hiệu ứng nhà kính mà Việt Nam phải chịu ảnh hưởng lớn từ tượng Việc hệ thống điều hòa trung tâm chiếm lĩnh tất cao ốc văn phòng, khách sạn, trung tâm mua sắm, siêu thị… chứng minh thực tế rõ ràng vị trí quan trọng ngành điều hòa khơng khí sinh hoạt hoạt động sản xuất Việc cho ta thấy ngành lạnh nước ta ngày phát triển mạnh mẽ phục vụ cho nhiều mục đích sử dụng 1.1.3 – Điều hòa khơng khí tầm quan trọng điều hòa khơng khí Môi trường bao gồm yếu tố tự nhiên yếu tố vật chất nhân tạo quan hệ mật thiết với nhau, bao quanh người, có ảnh hưởng tới đời sống, sản xuất, tồn tại, phát triển người thiên nhiên (Theo Điều 1, Luật Bảo vệ Môi trường Việt Nam) Môi trường theo nghĩa rộng tất nhân tố tự nhiên xã hội cần thiết cho sinh sống, sản xuất người, môi trường tài nguyên thiên nhiên, mơi trường khơng khí, mơi trường đất, mơi trường nước, mơi trường ánh sáng Trong mơi trường khơng khí có ý nghĩa sống để trì sống Trái đất, có sống người Mơi trường khơng khí có đặc tính khơng thể chia cắt, khơng có biên giới, khơng sở hữu riêng cho mình, mơi trường khơng khí khơng thể trở thành hàng hố, nhiều người giá trị vô to lớn mơi trường khơng khí, chưa q trọng mơi trường khơng khí chưa biết cách tạo mơi trường khơng khí khơng nhiễm Cũng giống loài động vật khác sống trái đất, người có thân nhiệt khơng đổi (370C) ln ln trao đổi nhiệt với mơi trường khơng khí xung quanh Con người phải chịu tác động thơng số khơng khí mơi trường khơng khí nhiệt độ, độ ẩm, nồng độ chất độc hại tiếng ồn Chúng có ảnh hưởng lớn đến người theo hai hướng tích cực tiêu cực Do để hạn chế tác động tiêu cực phát huy tác động tích cực mơi trường xung quanh tác động đến người, ta cần phải tạo môi trường thoải mái, không gian tiện nghi cho người Những điều kiện tiện nghi hồn tồn thực nhờ kỹ thuật điều hồ khơng khí Khơng tác động tới người, mơi trường khơng khí tác động tới đời sống sinh hoạt trình sản xuất người… Con người tạo sản phẩm tiêu thụ sản phẩm Do người yếu tố định suất lao động chất lượng sản phẩm Như vậy, mơi trường khơng khí sạch, có chế độ nhiệt ẩm thích hợp yếu tố gián tiếp nâng cao suất lao động Mặt khác, ngành kỹ thuật lại yêu cầu chế độ vi khí hậu riêng biệt ảnh hưởng mơi trường khơng khí sản xuất khơng giống Hầu hết trình sản xuất thường kèm theo thải nhiệt, thải khí CO nước, có bụi chất độc hại vào môi trường khơng khí bên nơi làm việc, làm thay đổi nhiệt độ độ ẩm khơng khí phòng đồng thời gây ảnh hưởng khơng tốt đến trình sản xuất chất lượng sản phẩm Chẳng hạn trình sản xuất thực phẩm, cần trì nhiệt độ độ ẩm theo tiêu chuẩn Độ ẩm thấp làm tăng nhanh thoát nước mặt sản phẩm, tăng hao trọng, có làm giảm chất lượng sản phẩm (gây nứt nẻ, vỡ sản phẩm bị giòn q khơ) Nhưng lớn q làm môi trường phát sinh nấm mốc Một số ngành sản xuất bánh kẹo cao cấp đòi hỏi nhiệt độ khơng khí thấp (ví dụ ngành chế biến sơcơla cần nhiệt độ ÷ 8oC, kẹo cao su 20oC), nhiệt độ không đạt yêu cầu làm hư hỏng sản phẩm Độ không khí khơng tác động đến người mà tác động trực tiếp đến chất lượng sản phẩm Bụi bẩn bám sản phẩm không làm giảm vẻ đẹp mà làm hỏng sản phẩm Các ngành sản xuất thực phẩm khơng u cầu khơng khí sạch, khơng có bụi bẩn mà đòi hỏi vơ trùng Còn nhiều q trình sản xuất khác đòi hỏi phải có điều hòa khơng khí tiến hành hiệu ngành y tế, ngành giao thông vận tải, ngành công nghiệp in, ngành công nghiệp sợi, ngành khí xác Điều ta tìm hiểu nhận thấy thực tế sản suất thời đại công nghiệp phát triển trình độ cao nước giới Tóm lại, người sản xuất cần có mơi trường khơng khí với thơng số thích hợp Mơi trường khơng khí tự nhiên khơng thể đáp ứng đòi hỏi Vì phải sử dụng biện pháp tạo vi khí hậu nhân tạo điều hòa khơng khí Điều hòa khơng khí (ĐHKK) q trình tạo trì ổn định trạng thái khơng khí nhà theo chương trình định trước, khơng phụ thuộc vào trạng thái khơng khí ngồi trời Điều hồ khơng khí khơng giữ vai trò quan trọng đời sống hàng ngày mà đảm bảo chất lượng sống người nâng cao hiệu lao động chất lượng sản phẩm công nghiệp sản xuất Đồng thời có ý nghĩa to lớn việc bảo tồn giá trị văn hóa lịch sử 1.2 – Giới thiệu cơng trình Cơng trình kho dược cơng ty Five Viet Hà Nội 1.3 – Chọn cấp điều hòa thơng số tính tốn 1.3.1 – Chọn cấp điều hòa Theo tiêu chuẩn, tùy theo mức độ quan trọng cơng trình mà hệ thống điều hòa khơng khí chia làm cấp: • Cấp 1: hệ thống điều hòa phải trì thơng số nhà phạm vi biến thiên độ ẩm trời mùa đông mùa hè (phạm vi sai lệch 0h), dùng cho cơng trình đặc biệt quan trọng • Cấp 2: hệ thống phải trì thông số nhà phạm vi sai lệch 200h năm, dùng cho cơng trình tương đối quan trọng • Cấp 3: Hệ thống phải trì thơng số nhà phạm vi sai lệch không 400h năm, dùng công trình thơng dụng khách sạn, văn phòng, nhà ở,… Điều hồ khơng khí cấp có mức độ tin cậy cao chi phí đầu tư, lắp đặt, vận hành lớn nên sử dụng cho cơng trình điều hồ tiện nghi đặc biệt quan trọng cơng trình điều hồ cơng nghệ Các cơng trình quan trọng khách sạn – sao, bệnh viện quốc tế nên chọn điều hồ khơng khí cấp Trên thực tế, hầu hết cơng trình điều hồ khơng khí khách sạn, văn phòng, nhà ở, siêu thị, hội trường, thư viện, cần điều hoà cấp Điều hồ cấp độ tin cậy khơng cao đầu tư không cao nên thường sử dụng cho cơng trình Với phân tích trên, dựa yêu cầu chủ đầu tư đặc điểm cơng trình, phương án cuối lựa chọn điều hồ khơng khí cấp 1.3.2 – Chọn thơng số tính tốn ngồi nhà Theo số liệu khí hậu Việt Nam tổng cục thống kê, ta có thơng số tính tốn ngồi nhà cho địa điểm thành phố Hà Nội sau: • Nhiệt độ: t = 37,5 oC; • Độ ẩm: φ = 53,4 %; 1.3.3 – Thơng số điều hòa kho Theo yêu cầu chủ đầu tư ta có : • Nhiệt độ: t = 17 oC; • Độ ẩm: φ = 55 %; CHƯƠNG – TÍNH CÂN BẰNG NHIỆT ẨM CHO CƠNG TRÌNH 2.1 – Phương trình cân nhiệt tổng quát Theo [1] nhiệt thừa xác định sau: Qt = Qtỏa + Qtt , W (3.1) • Qt : Nhiệt thừa phòng, W; • Qtỏa : Nhiệt toả phòng, W; • Qtt : Nhiệt thẩm thấu từ vào qua kết cấu bao che chênh lệch nhiệt độ, W Cụ thể, nhiệt tỏa phòng nhiệt thẩm thấu xác định sau: Qtỏa = Q1 + Q2 + Q3 + Q4 + Q5 + Q6 + Q7 + Q8 , W • • • • • • • • Q1 : Nhiệt toả từ máy móc; Q2 : Nhiệt toả từ đèn chiếu sáng; Q3 : Nhiệt toả từ người; Q4 : Nhiệt tỏa từ bán thành phẩm; Q5 : Nhiệt tỏa từ bề mặt thiết bị trao đổi nhiệt; Q6 : Nhiệt tỏa xạ mặt trời qua cửa kính; Q7 : Nhiệt tỏa xạ mặt trời qua bao che; Q8 : Nhiệt tỏa rò lọt khơng khí qua cửa; Qtt = Q9 + Q10 + Q11 + Qbs , W • • • • (3.2) (3.3) Q9 : Nhiệt thẩm thấu qua vách; Q10 : Nhiệt thẩm thấu qua trần mái; Q11 : Nhiệt thẩm thấu qua nền; Qbs : Nhiệt tổn thất bổ sung gió hướng vách; Theo [1] ẩm thừa xác định sau: Wt = W1 + W2 + W3 + W4 +W5 , kg/s • • • • • W1: Lượng ẩm người toả vào phòng, kg/s; W2: Lượng ẩm bay từ bán thành phẩm, kg/s; W3: Lượng ẩm bay từ sàn ẩm, kg/s; W4: Lượng ẩm nước nóng toả vào phòng, kg/s; W5: Lượng ẩm khơng khí lọt mang vào, kg/s (3.4) 2.2 – Nhiệt thừa cơng trình 2.2.1 – Nhiệt tỏa từ máy móc Q1 Cơng trình ta kho chứa thành phẩm non, khơng có máy móc tỏa nhiệt lớn khơng gian điều hòa Phần nhiệt ta bỏ qua tính tốn Q1 = W 2.2.2 – Nhiệt tỏa từ đèn chiếu sáng Q2 Theo [1] nhiệt toả từ đèn chiếu sáng xác định sau: Q2 = Ncs = q.F , W (3.5) • Ncs: Tổng công suất tất đèn chiếu sáng, W; • F: Diện tích sàn, m2 Theo tiêu chuẩn chiếu sáng, lấy m2 q = 10 W/m2 Ta có diện tích sàn F = 231 m2 ta có: Q2 = q.F = 10.231 = 2310 W 2.2.3 – Nhiệt tỏa từ người Q3 Theo [1] nhiệt tỏa từ người xác định sau: Q3 = n.q , W • q : Nhiệt tỏa từ người, W/người,q = 180 W/người ; • n : Số người, n = 10 người (3.6) => Q3 = 10.180 = 1800 W 2.2.4 – Nhiệt tỏa từ bán thành phẩm Q4 Với cơng trình kho dùng để chứa thành phẩm non khơng có bán thành phẩm thải nhiệt thừa phân xưởng chế biến, sản xuất Q4 = W 2.2.5 – Nhiệt tỏa từ bề mặt thiết bị trao đổi nhiệt Q5 Với cơng trình kho dành để chứa thành phẩm non khơng có thiết bị trao đổi nhiệt khơng gian điều hòa (trừ dàn lạnh máy điều hòa khơng khí) Q5 = W 2.2.6 – Nhiệt tỏa xạ mặt trời qua cửa kính Q6 Theo [1] nhiệt từ xạ mặt trời qua kính xác định theo cơng thức: Q6 = Isd.Fk.τ1.τ2.τ3.τ4 , W (3.7) • Isd: Cường độ xạ mặt trời mặt đứng, phụ thuộc hướng địa lý, W/m2; • Fk: Diện tích cửa kính chịu xạ thời điểm tính tốn, m2; • τ1: Hệ số suốt cửa kính, với kính lớp chọn τ1 = 0,9; • τ2: Hệ số bám bẩn, với kính lớp đặt đứng chọn τ2 = 0,8; • τ3: Hệ số khúc xạ, với kính lớp khung kim loại chọn τ3 = 0,75; • τ4: Hệ số tán xạ che nắng, với kính che chọn τ4 = 0,7; Bảng 2.3 – Cường độ xạ cực đại mặt đứng theo hướng địa điểm thành phố Hà Nội (W/m2) Bức xạ Đông 569 Tây 569 Nam Bắc 122 Kho ko có cửa kính: Q6 = W 2.2.7 – Nhiệt tỏa xạ mặt trời qua bao che Q7 Thành phần nhiệt tỏa vào phòng xạ mặt trời làm cho kết cấu bao che nóng lên mức bình thường Ở chủ yếu tính cho mái Nhiệt tỏa chênh lệch nhiệt độ khơng khí ngồi nhà tính theo Qtt Nhiệt truyền qua mái xạ mặt trời tính theo biểu thức: Q7 = Cs.Ks.sinh.cos θ.F.εs.k/αN.in(h+as) (2.16) Trong đó: Cs = 1360 W/m2 – Hằng số xạ mặt trời; Ks – Hệ số phụ thuộc mùa năm, mùa hè K s = 0,97, mùa đông Ks = 1; h θ – Tương ứng góc phương vị mặt trời, độ; F – Diện tích bề mặt nhận xạ (theo phương nằm ngang), m2; εs – Hệ số hấp thu xạ mặt trời bề mặt nhận xạ; k – Hệ số truyền nhiệt qua kết cấu bao che tính với ∆t bao che bình thường, W/m2K αN – Hệ số tỏa nhệt từ bề mặt bao che tới khơng khí ngồi trời, W/m K Ở 210 vĩ bắc ( Hà Nội, Hải Dương, Hải Phòng,….) góc cao mặt trời lúc 12 trưa khoảng 91027’, góc phương vị mặt ngang θ = 00, ÷ mặt thẳng đứng θ = 900; hệ số as =0,3 0,54, trị số αN = 20 W/m2K, sử dụng biểu thức gần sau để tính Q7 theo phương nằm ngang: Q7 = 0,055.k.F.εs.Is , W (2.17) Trong đó: k – Hệ số truyền nhiệt qua trần mái bằng, W/m2.k; Theo bảng 4.9, tài liệu [1], ta chọn trần bê tông dày 150mm, lớp vữa xi măng cát dày 25mm có lớp bitum, 437kg/m 2, khè = 1,62, kđông = 1,85 εs – Hệ số hấp thu xạ mặt trời vật liệu kết cấu bao che Theo bảng 4.10, tài liệu [1], với mặt bê tơng nhẵn, phẳng ta chọn εs = 0,6; Is – Cường độ xạ mặt trời, W/m2, Is = 928 W/m2 F – Diện tích bề mặt hấp thu xạ, F = 231 m2  Q7 = 0,055.1,62.231.0,6.928 = 11460,11 W 2.2.8 – Nhiệt tỏa rò lọt khơng khí Q8 Theo [1] nhiệt tỏa rò lọt khơng khí xác định sau: Q8 = G8.(IN – IT) , W • G8: Lượng khơng khí rò lọt qua mở cửa khe cửa, kg/s; • IN, IT: entanpy khơng khí ngồi nhà nhà, J/kg (3.10) IN – IT = 94,04 – 33,86 = 60,18 kJ/kg = 60180 J/kg Xác định G8 theo [1] ta có: G8 = ρ L8, kg/s (3.11) Trong đó: ρ – Khối lượng riêng khơng khí,ρ = 1,12 kg/m3 ÷ L8 – Thơng thường lấy (1,5 2) thể tích phòng (m3/h) Ở ta chọn L8 = 0,3V kho kín mở cửa => L8 = 0,3.924 = 277,2 m3/h = 0,08 m3/s => G8 = 1,12.0,08 = 0,09 kg/s Vậy : Q8 =0,09.60180 = 5189,92 W 2.2.9 – Nhiệt thẩm thấu qua vách Q9 Theo [1] nhiệt thẩm thấu qua vách xác định sau: Q9 = k.F.(tN – tT) , W • k: Hệ số truyền nhiệt qua vách, W/m2K; (3.12) Thể tích gió cấp: L = = = 3,28 (m3/s) Thể tích gió hồi: LT = = = 2,95 (m3/s) Thể tích gió tươi LN = = = 0,33 (m3/s) Năng suất lạnh yêu cầu : Q0 = G.( hH – hO ) = 3,93.(39,88 – 16,96 ) = 90,17 (kW) Năng suất sưởi bổ sung : QS = G( hV – hO ) = 3,93.(21,58 – 16,96) = 18,18 (kW) Nước ngưng tụ lại dàn lạnh : W = G.( dC – dO ) = 3,93.(0,008 - 0,005) = 0,0124 (kg/s) CHƯƠNG 4: TÍNH CHỌN MÁY VÀ THIẾT BỊ CỦA HỆ THỐNG ĐIỀU HỊA KHƠNG KHÍ 4.1 Giới thiệu tổng quát hệ thống ĐHKK Hệ thống điều hòa khơng khí tập hợp máy móc, thiết bị, dụng cụ…để tiến hành q trình xử lý khơng khí sưởi ấm, làm lạnh, khử ẩm, gia ẩm,…với mục đích điều chỉnh, khống chế trì thơng số vi khí hậu nhà nhiệt độ, độ ẩm, độ sạch, khí tươi, tuần hồn phân phối khơng khí phòng nhằm đáp ứng nhu cầu tiện nghi cơng nghệ Ngay nay, hệ thống điều hòa khơng khí đa dạng phong phú, phù hợp với nhiều nhu cầu sử dụng khác người Vì nên có nhiều cách để phân loại hệ thống điều hòa khơng khí: Phân loại theo mục đích sử dụng, phân loại theo tính tập trung, phân loại theo cách làm lạnh khơng khí,… Trong khn khổ đồ án em xin phép trình bày phân loại hệ thống điều hòa khơng khí theo tính tập trung hệ thống 4.1.1 Hệ thống điều hòa khơng khí cục RAC ( Room Air Conditioner ) Hệ thống gồm máy cục đơn lắp đặt cho khu vực điều hòa đơn lẻ Máy gồm hai khối là: + Khối nóng (Outdoor Unit) đặt ngồi khu vực điều hòa + Khối lạnh ( Indoor Unit ) đặt bên khu vực điều hòa, phần phát lạnh Có thể kể đến số loại hệ thống như: Máy điều hòa cửa sổ, máy điều hòa hai cụm, hệ thống dạng Multi ( dàn nóng nhiều dàn lạnh ) a)Đặc điểm hệ thống này: * Ưu điểm: - Là loại máy nhỏ, công suất thường từ 9000 đến 24000 (Btu/h) - Lắp đặt nhanh, dễ dàng, khơng đòi hỏi kỹ cao - Sử dụng đơn giản, máy hoạt động hoàn toàn độc lập tự động, khơng bị ảnh hưởng tới có cố - Chi phí đầu tư thấp, bảo trì, sửa chữa dễ dàng * Nhược điểm: - Việc lắp đặt Outdoor Unit bên ngồi khơng gian điều hòa làm ảnh hướng đến kết cấu kiến trúc tồn ngơi nhà - Do Indoor Unit Outdoor Unit nối với đường ống gas nên trường hợp máy bị dò gas bị dò gas đường ống dẫn ảnh hưởng tới suất lạnh hệ thống sức khỏe người - Đối với hệ thống máy cục việc cung cấp khí tươi cho phòng thường cấp trực tiếp quạt gió, khơng khí khơng sử lý bụi, ẩm thường tạo lên chênh lệch nhiệt độ cao luồng khí cấp bổ xung luồng khí cấp lạnh Indoor Unit, gây cảm giác khó chịu cho người phòng điều hòa - Khả bố trí INDOOR phòng để đảm bảo độ khuyếch tán đồng bị hạn chế - Hiệu suất hoạt động máy ảnh hưởng lớn nhiệt độ bên ngoài, đặc biệt nhiệt độ khơng khí bên ngồi cao hiệu suất làm việc máy giảm đáng kể Nhiệt độ trời cao khả trao đổi nhiệt dàn nóng thấp, Indoor Unit phát cơng suất lạnh thấp, máy tình trạng tải - Hệ số tiêu thụ điện lớn, chi phí vận hành cao - Độ bền tuổi thọ sử dụng mức trung bình b) Ứng dụng: Hệ thống điều hòa khơng khí cục thường áp dụng cho cơng trình nhỏ, đơn giản, không yêu cầu thông số môi trường đặc biệt 4.1.2 Hệ thống điều hòa khơng khí tổ hợp gọn ( Unitary Package air conditioning system ) Hệ thống bao gồm loại máy hệ thống điều hòa cỡ trung bình, bố trí gọn thành tổ hợp thiết bị có suất lạnh từ đến 220 lạnh Mỹ Dàn bay làm lạnh khơng khí trực tiếp, dàn ngưng giải nhiệt gió giải nhiệt nước, kiểu nguyên cụm (lắp chung với thành tổ máy) hay loại tách (2 hay nhiều cụm), có hay khơng có ống gió, chiều… Về ưu, nhược điểm hệ thống giống với hệ thống điều hòa khơng khí cục Chỉ khác cỡ máy hay suất lạnh Hệ thống sử dụng chủ yếu dùng điều hòa thương nghiệp cơng nghệ 4.1.3 Hệ thống điều hòa khơng khí trung tâm 4.1.3.a Hệ thống điều hòa khơng khí trung tâm Water Chiller Hệ thống gồm hay nhiều máy trung tâm phối hợp thành hệ thống tổng thể phân phối lạnh cho toàn khu vực nhà Hệ thống điều hoà trung tâm sử dụng nước làm tác nhân lạnh thông qua hệ thống đường ống dẫn nước vào dàn trao đổi nhiệt để làm lạnh khơng khí ( trao đổi nhiệt gián tiếp ) Hệ thống chia thành: + Máy làm lạnh nước giải nhiệt nước (WCWC) + Máy làm lạnh nước giải nhiệt gió (ACWC) Hệ thống máy lạnh trung tâm bao gồm phần : + Máy lạnh trung tâm (CHILLER): Là thiết bị sản xuất nước lạnh qua hệ thống đường ống dẫn cung cấp cho dàn trao đổi nhiệt lắp đặt khơng gian điều hồ để làm lạnh khơng khí + Các dàn trao đổi nhiệt (FCU, AHU): Là thiết bị đặt khu vực cần điều hoà (công suất dàn trao đổi nhiệt chọn dựa vào cơng suất lạnh u cầu phòng mà lắp loại khác nhau), nước lạnh từ máy lạnh qua dàn lạnh để trao đổi nhiệt với khơng khí phòng thực chức làm lạnh + Tháp giải nhiệt bơm nước: thực chức giải phóng lượng nhiệt bình ngưng (máy lạnh) sau máy lạnh thực công làm lạnh nước bình bay + Hệ thống đường ống bơm nước cấp lạnh: Là hệ thống phân phối nước lạnh từ máy lạnh trung tâm đến dàn trao đổi nhiệt FCU, AHU + Hệ thống đường ống phân phối khơng khí lạnh: Là hệ thống phân phối khơng khí lạnh từ FCU qua miệng thổi tới khu vực cần điều hoà + Hệ thống điện điều khiển: Là hệ thống điều khiển khống chế liên động thiết bị hệ thống (Máy lạnh, FCU, AHU, Bơm nước tháp giải nhiệt) a)Đặc điểm hệ thống: * Ưu điểm: - Máy lạnh trung tâm đặt tầng mái hay phòng kỹ thuật tầng hầm, dàn trao đổi nhiệt đặt phòng điều hồ (thơng thường loại dàn đặt trần giả phân phối khơng khí lạnh thơng qua đường ống gió cửa thổi đặt trần), hệ thống đường ống nước lạnh phân phối cho dàn trao đổi nhiệt hộp kỹ thuật trần giả việc lắp đặt hệ thống khơng làm ảnh hưởng đến kết cấu kiến trúc cơng trình - Việc cấp lạnh thống qua hệ thống ống gió miệng thổi từ trần xuống khu vực phòng điều hồ việc bố trí miệng thổi để đảm bảo khả khuyếch tán khơng khí lạnh phòng hồn tồn thực - Đối với hệ thống trung tâm việc cấp bổ xung khí tươi đơn giản cách thơng qua hệ thống ống gió lắp thiết bị hồ trộn khơng khí AHU cấp khơng khí tươi vào hồ trộn với khơng khí hồi FCU, AHU (điều máy cục khó thực được) - Do hệ thống giải nhiệt nước nên trình hoạt động máy lạnh chạy ổn định, bị ảnh hưởng nhiệt độ bên - Hệ số tiêu thụ điện thấp, khả điều chỉnh cơng suất hệ thống tốt trình vận hành máy lạnh tự động điều chỉnh công suất máy nén để đảm bảo giảm tối thiểu chi phí điện q trình vận hành hệ thống Điều giảm đáng kể chi phí vận hành cho toàn hệ thống - Độ bền tuổi thọ cao ( Trên 15 năm ) - Có dải cơng suất để lựa chọn rộng, chọn loại máy với công suất phù hợp với loại cơng trình thiết kế đầu tư mở rộng hệ thống dễ dàng * Nhược điểm: - Chi phí đầu tư ban đầu lớn - Yêu cầu trình độ kĩ cao vận hành, bảo trì, sửa chữa - Do công suất lớn nên hoạt động gây tiếng ồn Cần ý thiết kế để tránh ảnh hưởng đến tiện nghi b)Ứng dụng: Sử dụng cho cơng trình lớn, đòi hỏi độ xác yếu tố nhiệt độ, độ ẩm,… 4.1.3.b Hệ thống điều hòa khơng khí VRV(VRF) VRV (VRF) hệ thống điều hòa khơng khí trung tâm dành cho tòa nhà thương mại, ứng dụng cơng nghệ điều chỉnh lưu lượng môi chất lạnh biến đổi phát triển Daikin (của hãng khác gọi VRF) nhằm mang lại cho khách hàng khả điều khiển nhiệt độ khu vực riêng biệt phòng tầng tòa nhà a) Đặc điểm hệ thống: Hệ thống điều hồ khơng khí VRV(VRF) cấu thành nhiều hệ thống nhỏ hơn, hệ thống nhỏ bao gồm outdoor unit nối với nhiều indoor unit thông qua tuyến đường ống gas hệ thống điều khiển Hệ thống điều hoà biến tần khác với hệ thống điều hoà mẹ nhiều chỗ: máy điều hoà mẹ nhiều con, indoor unit nối với outdoor unit tuyến ống gas riêng biệt; máy điều hoà biến tần, indoor unit nối với outdoor unit tuyến đường ống gas chung *Ưu điểm: - Sử dụng hệ thống điều hoà biến tần cơng trình có hệ số sử dụng khơng đồng thời lớn, hệ thống điều hoà biến tần tiết kiệm điện tiêu thụ có khả điều chỉnh dải công suất lớn (10% - 100%) - Mức độ đại hố, tiện nghi, tính linh động cao Có thể vừa điều khiển cục tạo phòng vừa điều khiển trung tâm Hệ thống kết nối vào hệ thống điều khiển chung tồ nhà thơng qua máy tính - Thiết bị gọn nhẹ, chi phí vận hành khơng lớn - Lắp đặt đơn giản, làm ảnh hưởng đến hệ thống thiết bị khác ảnh hưởng đến tiến độ thi cơng cơng trình - Do đặc điểm kết nối lên đến 90m nên đặt Outdoor Unit tầng thượng tòa nhà Vì tránh phá vỡ cấu trúc, cảnh quan tòa nhà - Việc bảo trì, sửa chữa dễ dàng, thuận tiện - Mẫu mã đa dạng, phù hợp với nhiều loại cơng trình khác *Nhược điểm: - Hệ thống có nhược điểm chi phí đầu tư ban đầu cao so với hệ thống khác - Tuổi thọ trung bình - Có giới hạn chiều cao thiết kế b) Ứng dụng: Hệ thống VRV ngày sử dụng rộng rãi từ cơng trình trung bình đến cơng trình lớn, đáp yêu cầu khắt khe yếu tố nhiệt độ, độ ẩm,… 4.2 Lựa chọn hệ thống ĐHKK phù hợp với u cầu cho cơng trình Đối với nhà kho thiết kế ta lựa chọn hệ thống chiller giải nhiệt gió 4.3 Tính tốn lựa chọn thiết bị phù hợp với hệ thống ĐHKK Năng suất lạnh thực tế hệ thống là: Q0t = Q0TC α1.α2.α3, kW (4.1) Trong đó: Q0t – Năng suất lạnh thực Q0TC – Năng suất lạnh tiêu chuẩn α1 – Hệ số hiệu chỉnh theo nhiệt độ trời; α2 – Hệ số hiệu chỉnh theo nhiệt độ nhà; α3 – Hệ số hiệu chỉnh theo chiều dài đường ống ga chênh lệch độ cao dàn; Q0TCL – Tổng suất lạnh tiêu chuẩn dàn lạnh; Q0TCn – Năng suất lạnh tiêu chuẩn dàn nóng Áp dụng với nhà kho ta thiết kế Ta có thơng số nhà kho biết: Bảng 4.1: Các thơng số văn phòng QOYC (kW) 48,32 h (m) tT ( C) tN ( C) tƯ ( C) 17 37,5 28,97 O O O Trong đó: Q0YC – Năng suất lạnh yêu cầu tồn văn phòng cần đáp ứng, kW h – Chiều cao khơng gian cần làm lạnh văn phòng, m tN – Nhiệt độ trời, oC tT – Nhiệt độ nhà, oC tư – Nhiệt độ nhiệt kế ướt, oC Khu vực xây dựng văn phòng thành phố Hà Nội, Mặt khác, cấp điều hòa chọn để thiết kế hệ thống điều hòa khơng khí cho kho cấp Dựa vào tài liệu [1], ta có: a1 a2 a3 0,98 0,8 Ta chọn hệ thống điều hòa khơng tổ hợp gọn hãng Dai kin với thông số sau : Ta chọn cụm tổ hợp FDR13NY1 x RUR13NY1 Khi đó, ta có: Q0TC = 2*35,2 = 70,4 kW Thay giá trị α Q0TC vào công thức (4.1), ta được: Q0t = 70,4*0,98*0,8*1 = 55,1936 kW Ta thấy Q0t = 55,1936 kW > 48,32 kW => thỏa mãn điều kiện Lưu lượng gió cấp cụm tổ hợp máy lựa chọn là: LTổng = 2*136 = 272 (m3/min) = 4,53 ( m3/s) CHƯƠNG – TÍNH TỐN HỆ THỐNG VẬN CHUYỂN VÀ PHÂN PHỐI KHỐNG KHÍ 5.1 Các u cầu chung tính tốn trở lực, đường ống Khi thiết kế cần bố trí đường ống gió cho hợp lý nhất, đơn giản nhất, ngắn phải đảm bảo yêu cầu phân phối gió hồi gió hợp lý, trì điều kiện vi khí hậu phòng đường ống gió có giá thành cao, tốn nhiều nguyên vật liệu nhân cơng lắp đặt, cơng kềnh, chiếm nhiều diện tích hữu ích cơng trình Cần nghiên cứu kỹ lưỡng kiến trúc kết cấu xây dựng tòa nhà để lựa chọn bố trí đường ống gió thích hợp, đặc biệt ống gió phải qua dầm chịu lực tòa nhà chiều cao thấp, khó bố trí ống gió qua Kích thước tiết diện đoạn ống gió xác định theo lưu lượng tính tốn tốc độ cho phép Lưu ý tốc độ đường ống cấp thường chọn lớn đường ống hồi nhỏ nên kích thước ống hổi thường lớn ống cấp Trở kháng hay tổn thất áp suất tổng toàn tuyến ống hút ống đẩy kể phụ kiện thiết bị lắp đặt dàn lạnh, dàn nóng, phin lọc gió, van gió, van điều chỉnh,… cần tính tốn để chọn cột áp phù hợp cho quạt tuần hồn Trường hợp đường ống có nhiều ống gió nhánh cần chọn tuyến ống có trở kháng lớn để tính tốn coi trở kháng tồn mạng trở kháng nhánh gió song song khơng ảnh hưởng đến việc tính cột áp quạt gió 5.2 Thiết lập sơ đồ đường ống 5.2.1 Lựa chọn cửa gió cấp Lựa chọn cửa gió cấp hãng Reetech, loại miệng gió khuếch tán với thơng số kĩ thuật sau: Hình 5.1: Thơng số kĩ thuật cửa gió lựa chọn Sử dụng 18 cửa gió loại kích thước bề mặt 500x100 Xét với khu nhà xưởng , ta có: + Lưu lượng khơng khí cần cấp : G = 3,93 kg/s = 3,28 m3/s + Lưu lượng miệng thổi là: L = = 0,18 m3/s = 656 m3/h 5.2.2 Tính tốn thiết kế đường ống gió cấp Trong tính tốn thiết kế phải đáp ứng yêu cầu chung hệ thống đường ống gió như: • Bố trí đường ống đơn giản nên đối xứng • Hệ thống đường ống gió phải tránh kết cấu xây dựng, kiến trúc thiết bị khác khơng gian thi cơng Có nhiều phương pháp tính tốn thiết kế hệ thống ống dẫn khơng khí, phương pháp tính tốn cho ta kết khác kích thước đường ống, giá thành tổng thể, quạt gió, khơng gian lắp đặt, độ ồn toàn phụ kiện kèm theo: tê, cút, Để tính tốn đường ống gió cấp cho kho ta chọn phương pháp ma sát đồng Trước hết, ta xác định lưu lượng gió cần cung cấp cho khơng gian điều hòa hay thơng gió Tiếp theo ta lựa chọn trở kháng ma sát 1m đoạn ống tiết diện ống điển hình hệ thống, sau dựa vào lưu lượng nhánh ống xác định tiết diện tốc độ khơng khí nhánh nhờ bảng 7.11 tài liệu tham khảo [1] 5.2.3 Tính tốn thiết kế đường ống gió cấp Ta có sơ đồ hệ thống cấp gió cho nhà kho sau: gió Nhận thấy máy A máy B hoàn toàn tương tự nên ta cần tính máy A Tính ví dụ cho đoạn ống gió cấp A.1 – A.2 (đoạn ống điển hình hệ thống cấp gió), đoạn ống có: Lưu lượng gió tươi L = 1,64 m3/s Trở kháng ma sát 1m đoạn ống : 0,6 m/s Tra đồ thị ta tìm đường kính tương đương 600 mm, chọn cỡ ống hình chữ nhật có tiết diện phù hợp theo tiêu chuẩn ống 1100x300 Vận tốc khơng khí thực ống: 5,797 m/s Tương tự với phương pháp ta tính tốn cho đường ống cấp gió lại nhà Ta có bảng tính tốn tiết diện trở lực đoạn ống 5.3 – Tính trở kháng đường ống Nhánh có trở kháng lớn nhánh A.1 – A.7 Chiều dài nhánh : L = 17,4 m Các điểm tồn trở kháng cục o góc 60O Ta tính ví dụ cơn, ta tính AC.2: Cơn AC.2 góc 60O suy n = 1,07 Sau qua cửa gió lưu lượng gió L = 1457,78 l/s tra đồ thị 7.24 tài liệu ta vận tốc gió trước lúc vào ω1 = 5,195 m/s tra bảng 7.24 tài liệu (1) ta pđ(ω1) = 16,27 Pa Lúc vận tốc gió ω2 = 5,45 m/s tra bảng 7.24 tài liệu (1) ta pđ(ω2) = 17,93 Pa Vậy tổn thất áp suất cục qua côn AC.2 : ∆pcb1 = n[ pđ(ω1) - pđ(ω2) ] = 1,07.(17,93 – 16,27) = 3,05 Pa o Tương tự ta bảng tổn thất áp suất cục côn STT o Cửa gió Reteech lưu lượng 656 m3/h : Ta tra catalog kĩ thuật hãng ∆pcb2 = 18,633 Pa Trở kháng toàn đường ống : ∆p = L.∆p1 + ∆pcb1 + ∆pcb2 = 17,4.0,6 + 37,82 + 18,633 = 66,90 Pa = 6,822 mmH2O < 15mmH2O  Công suất quạt thỏa mãn ... việc tòa nhà trọc trời, khách sạn, nhà hàng, siêu thị, trung tâm thương mại… sử dụng hệ thống điều hòa khơng khí điều hợp lý cấp thiết điều kiện khí hậu ngày nóng lên tồn giới hiệu ứng nhà kính... trường khơng khí tự nhiên khơng thể đáp ứng đòi hỏi Vì phải sử dụng biện pháp tạo vi khí hậu nhân tạo điều hòa khơng khí Điều hòa khơng khí (ĐHKK) trình tạo trì ổn định trạng thái khơng khí nhà theo... CHỌN MÁY VÀ THIẾT BỊ CỦA HỆ THỐNG ĐIỀU HỊA KHƠNG KHÍ 4.1 Giới thiệu tổng quát hệ thống ĐHKK Hệ thống điều hòa khơng khí tập hợp máy móc, thiết bị, dụng cụ…để tiến hành trình xử lý khơng khí sưởi