Giới thiệu công trình. Công trình Siêu thị- Nhà hàng và Văn phòng cho thuê Cầu Dứa được thiết kế bao gồm khối siêu thị, văn phòng làm việc, giao dịch, kinh doanh
CHƯƠNG THÀNH LẬP VÀ TÍNH TỐN CÁC SƠ ĐỒ ĐIỀU HỒ KHƠNG KHÍ Thành lập sơ đồ điều hịa khơng khí xác định q trình thay đổi trạng thái khơng khí đồ thị I-d nhằm mục đích xác định khâu cần xử lý suất để đạt trạng thái khơng khí cần thiết trước cho thổi vào phịng Sơ đồ điều hịa khơng khí thành lập sở : a) Điều kiện khí hậu địa phương nơi lắp đặt cơng trình :tN ϕN b) u cầu tiện nghi công nghệ : tT ϕT c) Các kết tính cân nhiệt : QT, WT, d) Thỏa mãn điều kiện vệ sinh: Nhiệt độ khơng khí trước thổi vào phịng khơng thấp so với nhiệt độ phòng nhằm tránh gây cảm lạnh cho người sử dụng, cụ thể sau : tV ≥ tT - a (4-1) - Đối với hệ thống điều hồ khơng khí thổi từ lên (miệng thổi đặt vùng làm việc) : a = oC - Đối với hệ thống điều hoà khơng khí thổi từ xuống : a = 10oC Nếu điều kiện vệ sinh khơng thỏa mãn phải tiến hành sấy nóng khơng khí tới nhiệt độ tV = tT - a thoả mãn điều kiện vệ sinh cho thổi vào phịng Lượng khí tươi cấp vào phòng phải đảm bảo đủ cho người phòng LN = n.mk = n.ρk.Vk (4-2) đó: n - Số người phịng mk- Khối lượng gió tươi cần thiết cung cấp cho 01 người đơn vị thời gian, kg/người, Vk - Lượng khơng khí tươi cần cung cấp cho người đơn vị thời gian, tra theo bảng 2-7, m3/người, ρ - Khối lượng riêng khơng khí, ρ = 1,2 kg/m3 Tuy nhiên lưu lượng gió bổ sung khơng nhỏ 10% tổng lượng gió cung cấp cho phịng 4.1 TÍNH TỐN CÁC SƠ ĐỒ ĐIỀU HỒ KHƠNG KHÍ THEO ĐỒ THỊ I-d 4.1.1 Phương trình tính suất gió Từ phương trình cân nhiệt, ẩm chất độc hại ta xác định phương trình xác định suất gió - Năng suất gió để thải nhiệt : Lq = QT/(IT -) (4-3) - Năng suất gió để thải ẩm: LW = WT/(dT - dV) (4-4) - Năng suất gió để thải chất độc hại: Lz = GT/(zT - zV) ≈ GT/zT (4-5) 49 Trong cơng thức T trạng thái khơng khí phịng, V trạng thái khơng khí trước thổi vào phịng Khi thiết kế hệ thống điều hồ thường phải đảm bảo thông số nhiệt ẩm không đổi theo yêu cầu , tức phải thỏa mãn đồng thời phương trình cân nhiệt ẩm Hay nói cách khác ta có : LQ = Lw QT WT = I T − IV d T − dV (4-6) I − IV QT = T WT d T − d V (4-7) Suy Hay Đại lượng εT gọi hệ số góc tia q trình tự thay đổi trạng thái khơng khí phịng nhận nhiệt thừa ẩm thừa Như để trạng thái khơng khí phịng khơng đổi trạng thái khơng khí thổi QT ∆I (4-8) = εT = WT ∆d vào phịng V(tV, ϕV) phải ln ln nằm đường εT = QT/WT qua điểm T(tT, ϕT) 4.1.2 Các sơ đồ điều hồ khơng khí mùa hè 4.1.2.1 Sơ đồ thẳng Sơ đồ thẳng sơ đồ khơng có tái tuần hồn khơng khí từ phịng thiết bị xử lý khơng khí Trong sơ đồ tồn khơng khí đưa vào thiết bị xử lý khơng khí khơng khí tươi Sơ đồ thẳng trình bày hình 4.1 I ϕN N O tN V T QT WT tT ϕT T N 5% ϕ=9 ϕ=100% εT O=V d Hình 4.1 : Sơ đồ nguyên lý biểu diễn thay đổi trạng thái khơng khí đồ thị I-d * Ngun lý làm việc: Khơng khí bên ngồi trời có trạng thái N(tN,ϕN) qua cửa lấy gió có van điều chỉnh (1), đưa vào buồng xử lý nhiệt ẩm (2), khơng khí xử lý theo chương trình định sẵn đến trạng thái O định quạt (3) vận chuyển theo đường ống gió (4) vào phịng (6) qua miệng thổi (5) Khơng khí miệng thổi (5) có trạng thái V sau vào phịng nhận nhiệt thừa ẩm thừa tự thay đổi đến trạng thái T(tT, ϕT) theo tia trình εT = QT/WT Sau khơng khí thải bên qua cửa thải (7) 50 Sơ đồ thẳng sử dụng trường hợp sau: - Khi kênh gió hồi lớn việc thực hồi gió tốn không thực không gian nhỏ hẹp - Khi không gian điều hịa có sinh nhiều chất độc hại, việc hồi gió khơng có lợi Mùa hè nước ta nhiệt độ độ ẩm bên ngồi phịng thường cao nhiệt độ độ ẩm phịng Vì điểm N thường nằm bên phải điểm T * Xác định các điểm nút : Theo đồ thị biểu thị q trình ta có: - Q trình NO q trình xử lý khơng khí diễn thiết bị xử lý khơng khí Trạng thái O cuối q trình xử lý khơng khí có độ ẩm ϕo ≈ 95% - Q trình OV q trình khơng khí nhận nhiệt dẫn qua hệ thống đường ống Quá trình khơng trao đổi ẩm, q trình gia nhiệt đẳng dung ẩm Vì tất đường ống dẫn khơng khí lạnh bọc cách nhiệt nên tổn thất khơng đáng kể Thực tế coi V≡O - Q trình VT q trình khơng khí tự thay đổi trạng thái nhận nhiệt thừa ẩm thừa nên có hệ số góc tia εVT = εT = QT/WT Từ phân tích ta xác định điểm nút sau: - Xác định điểm N(tN, ϕN), T(tT, ϕT) theo thông số tính tốn ban đầu - Qua điểm T kẻ đường ε = εT = QT/WT cắt đường ϕo = 0,95 O≡V - Nối NO ta có q trình xử lý khơng khí Cần lưu ý trạng thái thổi vào V≡O phải đảm bảo điều kiện vệ sinh nhiệt độ không thấp so với nhiệt độ phòng để tránh gây cảm lạnh cho người sử dụng tV ≥ tT - a Nếu không thỏa mãn điều kiện vệ sinh , phải gia nhiệt khơng khí từ trạng thái O lên trạng thái V thoả mãn điều kiện vệ sinh thổi vào phòng , tức tV = tT - a (hình 4.2) I ϕN ϕT tN tT T V tV =tT-a Hình Sơ đồ thẳng nhiệt độ tV thấp 0,95 N 5% ϕ= ϕ=100% εT O d 4.2: Trong trường hợp điểm O V xác định lại sau : - Điểm V giao đường ε = εT = QT/WT đí qua điểm T đường t = tT - a - Điểm O giao đường thẳng đứng (đẳng dung ẩm) qua điểm V đường ϕo = * Các thiết bị trình Để thực sơ đồ thẳng mùa hè cần có thiết bị sau : Thiết bị xử lý khơng khí, quạt cấp gió, sấy cấp II, hệ thống kênh cấp gió, miệng thổi * Xác định suất thiết bị - Năng suất gió thổi vào phịng : L= QT W = 51T , kg / s I T − IV d T − dV - Năng suất lạnh thiết bị xử lý: - Năng suất làm khô thiết bị xử lý: - Công suất nhiệt thiết bị sấy cấp II (nếu có) : * Kết luận: (4-9) I − Io , kW Qo = L.( I N − I o ) = QT N (4-10) dI TN −−IdV o W = L.(d N − d o ) = WT , kg / s (4-11) I −I Q SII = L.( I V − I o ) = QT d TV − d Vo , kW (4-12) I T − IV - Sơ đồ thẳng có ưu điểm đơn giản, gọn nhẹ dễ lắp đặt - Không tận dụng nhiệt từ khơng khí thải nên hiệu thấp - Thường sử dụng hệ thống nơi có phát sinh chất độc, đường ống xa, cồng kềnh không kinh tế thực 4.1.2.2 Sơ đồ tuần hồn khơng khí cấp Để tận dụng nhiệt khơng khí thải người ta sử dụng sơ đồ tuần hoàn1 cấp Trên hình 4.3 sơ đồ nguyên lý hệ thống tuần hồn cấp * Ngun lý làm việc: Khơng khí bên ngồi trời có trạng thái N(tN,ϕN) với lưu lượng LN qua cửa lấy gió có van điều chỉnh (1), đưa vào buồng hòa trộn (3) để hòa trộn với khơng khí hồi có trạng thái T(tT,ϕT) với lưu lượng LT từ miệng hồi gió (2) Hổn hợp hịa trộn có trạng thái C đưa đến thiết bị xử lý (4), xử lý theo chương trình định sẵn đến trạng thái O quạt (5) vận chuyển theo kênh gió (6) vào phịng (8) Khơng khí sau khỏi miệng thổi (7) có trạng thái V vào phòng nhận nhiệt thừa QT ẩm thừa WT tự thay đổi trạng thái từ V đến T(tT, ϕT) Sau phần khơng khí thải ngồi phần lớn quạt hồi gió (11) hút qua miệng hút (9) theo kênh (10) Hình 4.3 Sơ đồ tuần hồn cấp N LN O L C LN + LT LT V T QT WT 12 11 10 * Xác định điểm nút I-d - Trạng thái C trạng thái hoà trộn dịng khơng khí tươi có lưu lượng LN trạng thái N(tN, ϕN) với dịng khơng khí tái tuần hoàn với lưu lượng LT trạng thái T(tT, ϕT) - Q trình VT q trình khơng khí tự thay đổi trạng thái nhận nhiệt thừa ẩm thừa nên có hệ số góc tia ε = εT = QT/WT Điểm O≡V có ϕo ≈ 0,95 Từ phân tích ta có cách xác định điểm nút sau : - Xác định điểmN, T theo thơng số tính tốn ban đầu - Xác định điểm hòa trộn C theo tỉ lệ hòa trộn Ta có LN TC L N = = CN L T 52L − L N : LN - Lưu lượng gió tươi cần cung cấp xác định theo điều kiện vệ sinh, kg/s L - Lưu lượng gió tổng tuần hồn qua thiết bị xử lý khơng khí xác định theo cơng thức (4-13), kg/s - Điểm V≡ O giao đường ε = εT = QT/WT qua điểm T với đường ϕo = 0,95 Nối CO ta có q trình xử lý khơng khí I ϕN tT T % ϕ=95 tN N ϕT C ϕ=100% εT O=V d Hình4.4 : Biểu diễn sơ đồ tuần hoàn cấp đồ thị I-d Nếu nhiệt độ điểm O không phù hợp điều kiện vệ sinh phải tiến hành sấy khơng khí đến điểm V thoả mãn điều kiện vệ sinh tức t = tT - a (xem hình 4-5) Khi điểm V O xác định sau: - Từ T kẻ đường ε = εT = QT/WT cắt t = tT - a V - Từ V kể đường thẳng đứng cắt ϕo = 0,95 O - Các điểm cịn lại giữ ngun vị trí * Các thiết bị : Để thực sơ đồ điều hịa khơng khí cấp ta phải có thiết bị sau : Quạt cấp gió, quạt hồi gió, thiết bị xử lý khơng khí, thiết bị sấy cấp 2, hệ thống kênh cấp gió, hồi gió, miệng thổi miệng hút I ϕN N ϕT tT T C εT tN % ϕ=95 ϕ=100% V tV =tT-a O d Hình4.5 : Sơ đồ tuần hồn cấp nhiệt độ tV thấp * Xác định suất thiết bị - Năng suất gió : L= QT WT = , kg / s I T − IV d T − dV 53 (4-13) - Lượng không khí bổ sung LN xác định vào số lượng người lượng gió tươi cần cung cấp cho người đơn vị thời gian: LN = n.ρ.Vk (4-14) n - Tổng số người phịng, người Vk - Lượng khơng khí tươi cần cung cấp cho người đơn vị thời gian, tra theo bảng 2.6 Tuy nhiên lưu lượng gió bổ sung khơng nhỏ 10%.L Vì LN tính theo cơng thức mà nhỏ 10% lấy LN = 0,1.L - Lưu lượng gió hồi : LT = L - LN (4-15) - Công suất lạnh thiết bị xử lý khơng khí : Qo = L.( I C − I O ) = QT IC − IO , kW I T − IV (4-16) - Năng suất làm khô thiết bị xử lý: dC − dO , kg / s dT − dV - Công suất nhiệt thiết bị sấy cấp II (nếu có) Wo = L.(d C − d O ) = WT QSII = L.( I V − I O ) = QT (4-17) IV − I O , kW I T − IV (4-18) * Kết luận: - Do có tận dụng nhiệt khơng khí tái tuần hồn nên suất lạnh suất làm khô giảm so với sơ đồ thẳng - Sơ đồ có tái tuần hồn khơng khí phí đầu tư tăng - Hệ thống địi hỏi phải có thiết bị sấy cấp để sấy nóng khơng khí khơng thỏa mãn điều kiện vệ sinh khơng kinh tế 4.1.2.3 Sơ đồ tuần hồn khơng khí hai cấp Để khắc phục nhược điểm sơ đồ cấp phải có thiết bị sấy cấp trạng thái V không thỏa mãn điều kiện vệ sinh, người ta sử dụng sơ đồ cấp điều chỉnh nhiệt độ khơng khí thổi vào phịng mà khơng cần có thiết bị sấy Sơ đồ điều chỉnh nhiệt độ thổi vào * Sơ đồ nguyên lý : N LN C2 C1 LN + L T1 LT1 L 10 V QT WT 14 T 11 LT2 13 LT 12 Hình 4.6 : Sơ đồ tuần hồn cấp có điều chỉnh nhiệt độ * Ngun lý làm việc: Khơng khí bên ngồi trời với lưu lượng LN trạng thái N(tN,ϕN) lấy qua cửa lấy gió có van điều chỉnh (1) vào buồng (3) hịa trộn với khơng khí hồi có lưu lượng LT1 trạng thái T(tT,ϕT) để đạt trạng thái C1 Hổn hợp hịa 54 trộn C1 đưa đến thiết bị xử lý (4) xử lý đến trạng thái O Sau đến buồng hồ trộn (6) để hịa trộn với khơng khí hồi có lưu lượng LT2 trạng thái T(tT,ϕT) để đạt trạng thái C2 quạt (7) vận chuyển theo đường ống gió (8) vào phịng (10) Khơng khí sau khỏi miệng thổi (9) có trạng thái C2 vào phòng nhận nhiệt thừa ẩm thừa tự thay đổi trạng thái đến T(tT, ϕT) Cuối lượng thải qua cửa thải 14, phần lớn lại hồi để tiếp tục xử lý * Xác định điểm nút - Các điểm nút N(tN, ϕN), T(tT, ϕT) xác theo thông số tính tốn - Điểm hịa trộn C2 : Mục đích việc hồ trộn nhằm đảm bảo nhiệt độ khơng khí thổi vào phịng thoả mãn u cầu vệ sinh Hay tC2 = tT - a Như điểm C2 giao điểm đường εT = QT/WT qua T với tC2 = tT - a - Điểm O nằm đường ϕo = 0,95 đường kéo dài TC2 - Điểm C1 xác định theo tỉ số hòa trộn : LN/LT1 = TC1/C1N * Các thiết bị Để thực sơ đồ điều hịa khơng khí hai cấp ta phải có thiết bị sau : Quạt cấp gió, quạt hồi gió, thiết bị xử lý khơng khí , hệ thống kênh cấp gió, hồi gió miệng thổi, miệng hút I ϕN ϕT tT T C1 εT N tN ϕ=95 % ϕ=100% C2 tV =tT-a O d Hình 4.7 : Biểu diễn sơ đồ tuần hồn cấp có điều chỉnh nhiệt độ I-d * Xác định suất thiết bị - Lưu lượng gió : QT WT = , kg / s (4-19) IT − I C2 dT − d C2 - Lượng khơng khí bổ sung LN xác định theo điều kiện vệ sinh sau : (4-20) LN = n.ρ.Vk kg/s - Lưu lượng gió LT2 xác định theo phương pháp hình học dựa vào q trình hịa trộn thiết bị hịa trộn (6): L= L N + LT L − LT TC = = LT LT C2O Các điểm T, C2 O xác định nên tính LT2 - Lưu lượng gió LT1 LT1 = L - LN - LT2 55 (4-21) (4-22) - Năng suất lạnh thiết bị xử lý: Qo = (L-LT2).(IC1 - IO) , kW (4-23) - Năng suất làm khô thiết bị xử lý: W = (L-LT2).(dC1 - dO) , kg/s (4-24) * Kết luận: Sơ đồ tuần hồn cấp có điều chỉnh nhiệt độ thổi vào có ưu điểm: - Nhiệt độ thổi vào phịng dễ dàng điều chỉnh nhờ điều chỉnh lượng gió trích LT2 nhằm nâng nhiệt độ thổi vào phòng thoả mãn điều kiện vệ sinh Do sơ đồ cấp có điều chỉnh nhiệt độ không cần trang bị thiết bị sấy cấp II - Năng suất lạnh suất làm khô yêu cầu thiết bị xử lý giảm + Công suất lạnh giảm ∆QO = LT2.(IC1 - IO) + Lưu lượng gió giảm ∆L = LT2.(dC1 - dO) Như ta không cần phải đầu tư hệ thống xử lý khơng khí q lớn, cồng kềnh - Phải có thêm buồng hịa trộn thứ hệ thống trích gió đến buồng hịa trộn phí đầu tư vận hành tăng Sơ đồ điều chỉnh nhiệt độ ẩm * Sơ đồ nguyên lý : LT2 N LN C1 C2 L LN + L T1 10 V T QT WT 14 11 LT 13 Hình :Sơ đồ tuần hồn cấp có điều chỉnh độ ẩm 12 4.8 * Nguyên lý làm việc : Khơng khí bên ngồi trời có lưu lượng LN trạng thái N(tN,ϕN) lấy qua cửa lấy gió có van điều chỉnh (1), vào buồng (3) hịa trộn với khơng khí hồi có lưu lượng LT trạng thái T(tT,ϕT) để đạt trạng thái C1 Hổn hợp hịa trộn C1 chia làm dịng, dịng có lưu lượng (LN + LT1) đưa đến thiết bị xử lý khơng khí (4) xử lý đến trạng thái O sau đưa đến buồng hồ trộn (6) hịa trộn với dịng thứ có lưu lượng LT2 trạng thái C1 đạt trạng thái C2 Khơng khí có trạng thái C2 tiếp tục quạt (7) thổi theo kênh cấp gió (8) vào phịng (10) qua miệng thổi (9) Một phần gió thải bên ngồi qua cửa thải gió (14), phần cịn lại tiếp tục hồi lặp lại chu trình * Xác định điểm nút - Các điểm nút N(tN, ϕN), T(tT, ϕT) xác theo thơng số tính toán - Điểm C1 xác định theo tỉ số hòa trộn : LN/LT = TC1/C1N - Điểm hòa trộn C2 : Mục đích việc hồ trộn nhằm nâng nhiệt độ khơng khí thổi vào phịng đạt u cầu vệ sinh, hay tC2 = tT - a Như điểm C2 giao điểm đường εT = QT/WT qua T với tC2 = tT - a 56 - Điểm O giao C1C2 với đường ϕo = 0,95 I ϕN N ϕT T tT C1 tN ϕ=95 % ϕ=100% εT C2 tV =tT-a O d Hình 4.9 :Sơ đồ tuần hồn cấp có điều chỉnh độ ẩm I-d * Xác định suất thiết bị - Năng suất gió :L = LT + LN = LT1 + LT2 + LN QT WT = , kg / s (4-25) IT − I C dT − dC - Lượng khơng khí bổ sung LN xác định vào số lượng người lưu lượng gió tươi cần thiết cung cấp cho người đơn vị thời gian: LN = n.ρ.Vk (4-26) n - Tổng số người phịng, người Vk - Lượng khơng khí tươi cần cung cấp cho người đơn vị thời gian, tra theo bảng 2.7 - Xác định lưu lượng LT1 LT2 vào hệ phương trình sau + Theo q trình hồ trộn buồng hồ trộn (3) TC1 / C1N = LN / LT + Theo q trình hồ trộn buồng hồ trộn (6) OC2/C2C1 = LT2 / (L-LT2) Từ vị trí điểm đồ thị I-d ta xác định tỉ lệ tương ứng - Năng suất lạnh thiết bị xử lý: Qo = (L-LT2).(IC1 - IO) , kW (4-27) - Năng suất làm khô thiết bị xử lý: W = (L-LT2).(dC1 - dO) , kg/s (4-28) * Kết luận: Sơ đồ tuần hồn cấp có điều chỉnh độ ẩm có ưu điểm: - Nhiệt độ độ ẩm khơng khí thổi vào phịng điều chỉnh để thỏa mãn điều kiện vệ sinh không cần thiết bị sấy cấp II - Năng suất lạnh suất làm khô yêu cầu thiết bị xử lý giảm so với sơ đồ cấp tương tự L= 4.1.2.4 Sơ đồ có phun ẩm bổ sung Sơ đồ sử dụng nhằm tiết kiệm lượng trường hợp cần tăng độ ẩm khơng khí phịng tiết kiệm lượng 57 I T' T ϕC ϕT % C ϕ=100% εT IT O O' ϕ=95 tC oI ' oI d Hình 4-10 : So sánh chu trình có khơng có phun ẩm bổ sung cách: Để khơng khí phịng đạt trạng thái T(tT,ϕT) ta thực * Cách : Xử lý khơng khí đến trạng thái O định thổi vào phòng cho tự thay đổi trạng thái đến T(tT,ϕT) theo trình OT (εT = QT/WT ) Theo cách ta có : - Năng suất gió : L1 = QT , kg / s IT − IO (4-29) - Năng suất lạnh : IC − IO (4-30) , kW IT − IO * Cách : Xử lý khơng khí đến trạng thái O' với tO' < tO Sau thổi khơng khí vào phịng cho khơng khí tự thay đổi trạng thái theo trình εT đến T' , sau phun ẩm bổ sung để khơng khí thay đổi trạng thái đến T - Năng suất gió : Q01 = L1 ( I C − I O ) = QT L2 = QT QT = < L1 , kg / s I T ' − I O' I T − I O' (4-31) - Năng suất lạnh : Q02 = L2 ( I C − I O ' ) = QT I C − I O' < Q01 , kW (4-32) I T − I O' Vì IO’ < IO nên dễ dàng suy Qo2 < Qo1 * Kết luận : - Việc phun ẩm bổ sung áp dụng cho sơ đồ đem lại hiệu nhiệt cao Năng suất gió lạnh giảm - Tuy nhiên phải có bố trí thêm thiết bị phun ẩm bổ sung phịng nên phải có chi phí bổ sung Thực tế áp dụng cho phịng nhỏ có u cầu đặc biệt độ ẩm 4.1.3 Các sơ đồ điều hồ khơng khí mùa Đơng Khi nói đến sơ đồ mùa đơng nói đến sơ đồ dùng cho ngày mà nhiệt độ khơng khí ngồi trời nhỏ nhiệt độ khơng khí nhà Để trì nhiệt độ nhà phải 58 tiến hành cấp nhiệt Sơ đồ thường sử dụng cho tỉnh phía Bắc từ Thừa Thiên Huế trở Các tỉnh thành từ Đà Nẵng trở vào khơng cần sơ đồ mùa đơng mùa đơng tỉnh phía Nam nhiệt độ khơng thấp Vì khơng ngạc nhiên hệ thống điều hồ có cấp nhiệt mùa đơng thiết kế lắp đặt tỉnh phía Bắc Các nguồn nhiệt thiết bị thường sử dụng để sưởi ấm mùa đông: - Điện trở : Trong nhiều trường hợp người ta dùng điện trở để sấy nóng khơng khí trước thổi vào phịng nhằm trì nhiệt độ phịng nằm mức cho phép Phương pháp dùng điện đơn giản, không kinh tế giá điện tương đối cao không an tồn phịng cháy - Hơi nước : Hơi từ lò nhỏ trung tâm nhiệt điện đưa đến trao đổi nhiệt kiểu bề mặt để trao đổi nhiệt với khơng khí trước thổi vào phịng Các dàn đặt độc lập đặt đồng cụm dàn lạnh máy lạnh mùa hè - Bơm nhiệt : Một số cơng trình có trang bị máy lạnh chiều, mùa đơng máy hoạt động theo chế độ bơm nhiệt nhờ hệ thống van đảo chiều: dàn nóng bên phịng, dàn lạnh ngồi phịng 4.1.3.1 Sơ đồ thẳng mùa đơng * Sơ đồ nguyên lý : Trên hình 4-11 sơ đồ ngun lý xử lý khơng khí mùa đơng Sơ đồ tương tự sơ đồ mùa hè Điểm khác sơ đồ mùa đơng thay sử dụng thiết bị xử lý lạnh khơng khí (2) sử dụng thiết bị sưởi * Nguyên lý hoạt động : Khơng khí bên ngồi có trạng thái N(tN,ϕN) lấy qua cửa lấy gió có van điều chỉnh (1) vào sưởi nóng khơng khí Bộ sưởi nóng khơng khí điện trở trao đổi nhiệt kiểu bề mặt sử dụng bão hồ, hay ga nóng Khơng khí gia nhiệt đẳng dung ẩm đến trạng thái O Sau khơng khí quạt (3) thổi vào phịng (6) theo hệ thống kênh gió (4) miệng thổi (5) Ở phịng khơng khí nhả nhiệt, hấp thụ ẩm thừa tự thay đổi trạng thái đến trạng thái T(tT,ϕT) Cuối khơng khí thải bên ngồi qua cửa thải (7) * Xác định điểm nút : - Các điểm N(tN,ϕN), T(tT,ϕT) xác định theo thơng số tính tốn - Điểm O giao đường ε = εT = QT/WT qua T với đường đẳng dung ẩm qua điểm N Cần lưu ý sơ đồ mùa đơng QT < WT > trình OT trình tăng ẩm, giảm nhiệt N O V T QT W T Hình 4.11: Sơ đồ thẳng mùa đơng * Các thiết bị : Đối với hệ thống hoạt động theo sơ đồ mùa đơng cần thiết bị sau : Thiết bị sấy cấp I, quạt cấp gió, hệ thống kênh gió miệng thổi 59 O I tO 0% ϕ=1 ϕO tT tN T ϕ T N ϕN d Hình 4.12 : Biểu diễn sơ đồ thẳng mùa đông đồ thị I-d * Xác định suất thiết bị - Năng suất gió L= / QT / WT = , kg / s I O − IT dT − d O (4-33) - Công suất sưởi : Q SI = L.( I O − I N ) = / QT / IO − I N , kW IO − IT (4-34) * Kết luận : - Sơ đồ thẳng đơn giản khơng tận dụng nhiệt gió thải nên khơng kinh tế - Sơ đồ thẳng sử dụng trường hợp việc xây dựng kênh hồi gió khơng kinh tế thực Khi không gian điều hồ sinh nhiều chất độc hại nên sử dụng sơ đồ thẳng 4.1.3.2 Sơ đồ tuần hồn cấp mùa đơng * Sơ đồ ngun lý : N LN O L C LN + LT V T QT WT 12 11 LT 10 Hình 4.13: Sơ đồ tuần hồn cấp mùa đơng * Ngun lý hoạt động : Khơng khí bên ngồi có trạng thái N(tN,ϕN) lấy qua cửa lấy gió có van điều chỉnh (1) vào buồng hoà trộn (3) Ở hồ trộn với khơng khí hồi có trạng thái T(tT,ϕT) để trạng thái C Hổn hợp hoà trộn đưa vào sấy khơng khí cấp I để sấy lên trạng thái O Sau khơng khí quạt (5) thổi vào phịng (8) theo hệ thống kênh gió (6) miệng thổi (7) Ở phịng khơng khí nhả nhiệt, hấp thụ ẩm 60 thừa tự thay đổi trạng thái đến trạng thái T(tT,ϕT) Cuối phần khơng khí thải bên qua cửa thải (12) phần lớn hồi lại * Xác định điểm nút : - Các điểm N(tN,ϕN), T(tT,ϕT) xác định theo thơng số tính toán - Điểm C xác định theo tỷ lệ hoà trộn LN CT L N = = CN LT L − LN - Điểm O giao đường ε = εT = QT/WT qua T với đường đẳng dung ẩm qua điểm C * Các thiết bị : Đối với hệ thống hoạt động theo sơ đồ mùa đơng cần thiết bị sau : Buồng hồ trộn, Thiết bị sấy cấp I, quạt cấp gió, hệ thống kênh gió miệng thổi ϕO I O tO ϕT tT T C N tN % 100 = ϕ ϕN d Hình 4.14 : Biểu mùa đơng đồ thị I-d diễn sơ đồ tuần hoàn cấp * Xác định suất thiết bị - Năng suất gió L= / QT / WT = , kg / s I O − IT dT − d O Q SI = L.( I O − I C ) = / QT / (4-35) IO − IC , kW IO − IT - Công suất sấy cấp I * Kết luận : (4-36) - Sơ đồ tuần hồn cấp tận dụng nhiệt gió thải nên kinh tế sơ đồ thẳng - Đây sơ đồ thường hay sử dụng thực tế 4.2 TÍNH TỐN CÁC SƠ ĐỒ ĐIỀU HỒ KHƠNG KHÍ THEO ĐỒ THỊ d-t Tính tốn sơ đồ điều hồ khơng khí theo đồ thị t-d nước tư phương Tây áp dụng phổ biến Về mặt chất, việc xác định sơ đồ theo đồ thị t-d tương tự đồ thị I-d 61 4.2.1 Các sơ đồ điều hoà đồ thị d-t ϕ= 10 0% 4.2.1.1 Sơ đồ thẳng Khơng khí bên ngồi trời có trạng thái N(tN,ϕN) qua thiết bị xử lý khơng khí để biến đổi trạng thái đến trạng thái O, sau qua quạt cấp gió hấp thụ phần nhiệt dạng nhiệt biến đổi đến trạng thái đến Q, đường ống khơng khí hấp thụ lượng nhiệt từ mơi trường dạng nhiệt thay đổi đến trạng thái V Sau thổi vào phịng nhận nhiệt ẩn nhiệt để thay đổi trạng thái đến T(tT,ϕT) - Cơng suất lạnh thiết bị xử lý khơng khí Q = G.(IN - IO) - Nhiệt khơng khí hấp thụ qua quạt Q1 = G.(IQ-IO) - Nhiệt khơng khí nhận từ mơi trường qua đường ống Q2 = G.(IV-IQ) - Nhiệt thừa khơng khí nhận phòng Q3 + Nhiệt : Q31 = G.(IL-IV) + Nhiệt ẩn Q32 = G.(IT-IL) - Nhiệt khơng khí tươi nhả để biến đổi trạng thái từ N(tN,ϕN) đến trạng thái T(tT,ϕT) Q4 = G.(IN-IT) Ta có Q = Q1 + Q2 + Q3 + Q4 Nếu bỏ qua tổn thất nhiệt từ quạt cấp gió đường ống (Q1=Q2=0) thì: Q = Q3 + Q4 Như : Phụ tải lạnh thiết bị xử lý không khí Q khơng phải nhiệt thừa Q3 , mà thực tế có giá trí lớn d N T Q V O L t Hình 4-15 : Sơ đồ thẳng đồ thị d-t 4.2.1.2 Sơ đồ tuần hoàn cấp Khơng khí bên ngồi trời có trạng thái N(tN,ϕN) hồ trộn với khơng khí hồi trạng thái hồ trộn C Khơng khí trạng thái C qua thiết bị xử lý khơng khí để biến đổi đến trạng thái O, sau qua quạt cấp gió đường ống gió hấp thụ phần nhiệt 62 ϕ= 10 0% dạng nhiệt biến đổi đến trạng thái đến Q V Gió tiếp tục thổi vào phòng nhận hiệt ẩn nhiệt để thay đổi trạng thái đến T(tT,ϕT) - Công suất lạnh thiết bị xử lý khơng khí Q = G.(IC - IO) - Nhiệt khơng khí hấp thụ qua quạt Q1 = G.(IQ-IO) - Nhiệt khơng khí nhận từ môi trường qua đường ống Q2 = G.(IV-IQ) - Nhiệt thừa khơng khí nhận phịng Q3 + Nhiệt : Q31 = G.(IL-IV) + Nhiệt ẩn Q32 = G.(IT-IL) - Nhiệt khơng khí tươi nhả để biến đổi trạng thái từ N(tN,ϕN) đến trạng thái T(tT,ϕT) Q4 = G’.(IN-IT) G’ lưu lượng khí tươi Ta có Q = Q1 + Q2 + Q3 + Q4 Nếu bỏ qua tổn thất nhiệt từ quạt cấp gió đường ống (Q1=Q2=0) thì: Q = Q3 + Q4 d N C T T Q V L t Hình 4-16 : Sơ đồ tuần hồn cấp đồ thị d-t 4.2.2 Các đặc trưng sơ đồ điều hoà 4.2.2.1 Hệ số nhiệt SHF Giả sử có q trình thay đổi trạng thái khơng khí từ trạng thái đến trạng thái Hệ số nhiệt SHF (Sensible heat factor) tỷ số tổng nhiệt tổng nhiệt nhiệt ẩn: SHF = Qh Q 1,024(t − t1 ) = h = Qh + Q w Q I − I1 Qh - Nhiệt Qw - Nhiệt ẩn Q = Qh + Qw - Nhiệt tổng t1, t2 - Nhiệt độ khơng khí đầu cuối q trình, oC I1, I2 - Entanpi khơng khí đầu cuối trình, kJ/kg 63 (4-37) 4.2.2.2 Hệ số nhiệt phòng * Hệ số nhiệt phòng RSHF (Room sensible heat factor) định nghĩa sau : RSHF = Qhf Qhf + Qwf = Qhf (4-38) Qf đó: Qhf - Tổng nhiệt xạ, truyền nhiệt qua kết cấu bao che nhiệt nguồn nhiệt bên phòng tỏa ra, kW Qwf - Tổng nhiệt ẩn toả từ phòng, kW Qf - Tổng nhiệt ẩn nhiệt từ xạ, truyền nhiệt qua kết cấu bao che nguồn nhiệt tỏa từ phòng, tổng nhiệt thừa phịng; kW Trên đồ thị d-t , điểm V T trạng thái khơng khí cấp vào phịng khơng khí phịng Đường VT biểu thị q trình khơng khí sau vào phịng nhận nhiệt thừa ẩm thừa tự thay đổi trạng thái Đường gọi đường hệ số nhiệt phòng RSHF Trong tính tốn thường điểm T biết trước, đường VT dễ dàng xác định biết phương Cách xác định theo bước sau: Quan sát đồ thị d-t ta thấy có điểm G đánh dấu trịn vị trí t = 24oC ϕ = 50%, điểm gọi điểm sở Mặt khác song song với trục d có đường biểu thị giá trị khác hệ số nhiệt RSHF Đường VT song song với đường thẳng nối điểm G với điểm xác định giá trị RSHF đường biểu thị (hình 4-17) ϕ= 50 % ϕ= 10 0% d 0.7 T 0.8 0.9 V 1.0 G t 24 Hình 4-17 4.2.2.3 Hệ số nhiệt tổng GSHF (Grand sensible heat factor) Giả sử điểm C O trạng thái khơng khí đầu vào đầu thiết bị xử lý khơng khí Khi qua thiết bị xử lý , khơng khí thải nhiệt Qh nhiệt ẩn Qw để biến đổi trạng thái từ C đến O Hệ số nhiệt tổng xác định theo công thức : GSHF = Qh Q = h Qh + Q w Q đó: 64 (4-39) khí Qh Qw - Nhiệt nhiệt ẩn mà khơng khí thải thiết bị xử lý khơng Đường thẳng CO biểu thị thay đổi trạng thái khơng khí qua thiết bị xử lý khơng khí gọi đường GSHF Cách xác định phương đường thẳng CO tương tự cách xác định đường RSHF, nghĩa song song với đường G-GSHF 4.2.2.4 Hệ số vịng BF Khi khơng khí qua dàn lạnh, trình tiếp xúc tốt, thời gian tiếp xúc đủ lớn trạng thái khơng khí đầu trạng thái bão hoà ϕ=100% Tuy nhiên thực tế trạng thái đầu thường không đạt trạng thái bão hồ, mà nằm khoảng ϕ = 90 ÷ 95% Trạng thái coi hỗn hợp trạng thái: trạng thái ban đầu C trạng thái bão hồ S Như lượng khơng khí xử lý coi phân thành dòng : dòng qua dàn lạnh trao đổi nhiệt ẩm đạt trạng thái bão hồ, dịng thứ vịng qua dàn khơng trao đổi nhiệt ẩm Hệ số vòng BF (Bypass factor) tỉ số lượng khơng khí qua dàn lạnh khơng trao đổi nhiệt ẩm so với tổng lượng khơng khí qua dàn đó: Gc G BF = = c (4-40) Gc + G s G GC - Lưu lượng không khí qua dàn lạnh khơng trao dổi nhiệt ẩm, kg/s GS - Lưu lượng khơng khí có trao đổi nhiệt ẩm, kg/s G - Tổng lưu lượng gió qua dàn, kg/s ϕ= 10 0% d N F 1-B C BF T O S t Hình 4-18 Nếu viết phương trình cân lượng ta có : G.Io = Gc.Ic + GS.IS Sử dụng công thức xác định BF ta có : G.Io = G.BF.Ic + G.(1-BF).IS Hay: Io = BF.Ic + (1-BF).IS BF = Io − Is Ic − Is BF = − ds dc − ds Rút : Tương tự rút ra: 65 Hệ số vòng BF phụ thuộc vào diện tích, cấu tạo tốc độ khơng khí qua dàn to − ts tc − ts Bảng 4-1 trình bày giá trị hệ số BF số trường hợp dùng để tham khảo tính phụ tải lạnh Bảng 4-1 Trị số BF Trường hợp áp dụng Ví dụ Tải nhiệt nhỏ tải nhiệt tương Nhà 0,3 ÷ 0,5 đối lớn nhiệt nhỏ Nhà ở, cửa hàng, phân xưởng Tải nhiệt tương đối nhỏ tải 0,2 ÷ 0,3 sản xuất nhiệt tương đối lớn với nhiệt nhỏ Ứng dụng cho điều hồ khơng khí Cửa hàng lớn, ngân hàng, 0,1 ÷ 0,2 bình thường phân xưởng Ứng dụng lượng nhiệt lớn Văn phịng làm việc, cửa 0,05 ÷ 0,1 cần lượng khơng khí tươi nhiều hàng, nhà hàng, phân xưởng Chỉ sử dụng khơng khí tươi (khơng Bệnh viện, phịng thở, phân ÷ 0,1 có tái tuần hồn) xưởng BF = Bảng 4-2 trình bày giá trị hệ số vòng BF số dàn lạnh kiểu tiếp xúc theo số hàng ống dọc theo chiều chuyển động khơng khí mật độ cánh trao đổi nhiệt Bảng 4-2 Số hàng ống Hệ số BF 315 cánh/m 0,42 ÷ 0,55 0,27 ÷ 0,40 0,12 ÷ 0,28 0,08 ÷ 0,22 0,05 ÷ 0,15 0,02 ÷ 0,08 550 cánh/m 0,22 ÷ 0,38 0,10 ÷ 0,23 0,04 ÷ 0,14 0,02 ÷ 0,09 0,01 ÷ 0,05 ÷ 0,02 Trường hợp thiết bị xử lý khơng khí kiểu ướt (buồng phun) giá trị BF phụ thuộc vào tốc độ chuyển động khơng khí, áp suất nước lổ phun, kích thước lổ phun, lưu lượng nước phun, số hàng bố trí lổ phun số lổ phun 01 hàng Ngoài chiều chuyển động tương đối khơng khí nước ảnh hưởng tới giá trị BF Bảng 4.3 trình bày giá trị BF số trường hợp dùng tham khảo Số hàng Hướng phun lổ phun nước Tốc độ khơng khí , m/s - Song song - Hỗn hợp - Song song - Ngược chiều - Hỗn hợp Lổ phun có d=6mm, p=170 kPa, G= Lít/s.m2 1,5 3,5 0,70 0,50 0,75 0,65 0,85 0,90 0,92 0,98 0,93 0,99 66 Bảng 4-3 Lổ phun có d=3mm, p=210 kPa, G= 1,7 Lít/s.m2 1,5 3,5 0,80 0,60 0,82 0,70 0,87 0,92 0,93 0,98 0,94 0,99 4.2.2.5 Hệ số nhiệt hiệu dụng ESHF Hệ số nhiệt hiệu dụng ESHF (Effective sensible heat factor) tỷ số nhiệt hiệu dụng Qhef tổng nhiệt hiệu dụng Qef ESHF = Qhef Qef = Qhef (4-41) Qhef + Qwef đây: Qhef = Qhf + BF.Q4h - Nhiệt hiệu dụng phòng Qwef = Qwf + BF.Q4w - Nhiệt ẩn hiệu dụng phòng Qhf, Qwf - Nhiệt nhiệt ẩn thừa phòng Q4h, Q4w - Nhiệt nhiệt ẩn khơng khí tươi cần nhả để đạt trạng thái phòng Trên đồ thị d-t đường biểu thị mối quan hệ hệ số RSHF, GSHF, ESHF nhiệt độ động sương ϕ= 10 % d N F 1-B BF HF GS RSHF O=V S C T ESHF t Hình 4-19 Các trạng thái là: C- Trạng thái khơng khí hồ trộn trước vào dàn lạnh O ≡ V Trạng thái sau dàn lạnh thổi vào phòng T - Trạng thái khơng khí phịng N - Trạng thái khơng khí ngồi trời S - Trạng thái khơng khí bão hồ, phần khơng khí tiếp xức dàn lạnh, nhiệt độ điểm K nhiệt động đọng sương ts Giữa hệ số nhiệt hữu dụng và nhiệt độ đọng sương dàn lạnh có mối quan hệ sau : ESHF = ⎡d − ds ⎤ + 2,45⎢ T ⎥ ⎣ tT − t s ⎦ (4-42) đó: dT, dS - Độ chứa khơng khí khơng gian điều hồ trạng thái đọng sương dàn lạnh, g/kg tT, tS - Nhiệt độ khơng khí khơng gian điều hồ trạng thái đọng sương dàn lạnh, oC 67 Bảng 4-4 tT, o C ϕT, % 50 55 20 60 65 70 50 21 55 60 65 70 50 22 55 60 65 70 50 Giá trị ESH F tS ESH F tS ESH F tS ESH F tS ESH F tS ESH F tS ESH F tS ESH F tS ESH F tS ESH F tS ESH F tS ESH F tS ESH F tS ESH F tS ESH F tS ESH F 1,00 0,97 0,88 0,83 0,73 0,72 0,70 0,68 9,3 1,00 9,0 0,97 8,0 0,92 7,0 0,83 5,0 0,78 3,0 0,71 0,67 -5,5 0,65 10,8 1,00 10,5 0,92 10,0 0,85 9,0 0,78 8,0 0,73 6,0 0,67 3,0 0,64 -4,5 0,62 0,61 12,1 1,00 11,5 0,94 11,0 0,87 10,0 0,82 9,0 0,73 7,0 0,69 5,0 0,63 3,0 0,60 -3,0 0,59 13,3 1,00 13,0 0,89 12,5 0,81 12,0 0,76 11,0 0,69 10,0 0,64 8,0 0,61 5,0 0,58 0,56 14,5 1,00 14,0 0,98 13,5 0,89 13,0 0,83 12,0 0,76 11,0 0,72 10,0 0,69 8,0 0,68 2,0 0,67 10,2 1,00 10,0 0,91 9,0 0,87 8,0 0,83 6,0 0,77 4,0 0,74 1,0 0,69 0,65 -5,5 0,64 11,7 1,00 11,0 0,93 10,5 0,86 10,0 0,78 9,0 0,72 8,0 0,66 6,0 0,63 3,0 0,61 -3,5 0,60 13,0 1,00 12,5 0,94 12,0 0,86 11,0 0,81 10,0 0,73 8,0 0,68 6,0 0,62 3,0 0,59 -1,5 0,57 14,2 1,00 14,0 0,89 13,5 0,81 13,0 0,75 12,0 0,67 11,0 0,63 9,0 0,58 7,0 0,55 1,5 0,54 15,4 1,00 15,0 0,94 14,5 0,88 14,0 0,83 13,0 0,75 12,0 0,71 10,0 0,68 7,0 0,66 3,5 0,65 11,1 1,00 10,5 0,93 10,0 0,88 9,0 0,83 7,0 0,77 5,0 0,70 2,0 0,67 -1,0 0,64 -5,0 0,62 12,5 1,00 12,0 0,93 11,5 0,88 11,0 0,78 10,0 0,72 8,0 0,66 6,0 0,62 3,0 0,60 -3,5 0,59 13,8 1,00 13,5 0,95 13,0 0,87 12,0 0,80 11,0 0,72 9,0 0,68 7,0 0,61 4,0 0,57 0,56 15,2 1,00 15,0 0,89 14,5 0,81 14,0 0,73 13,0 0,66 12,0 0,62 10,0 0,56 7,0 0,54 2,0 0,53 16,4 1,00 16,0 0,94 15,5 0,88 15,0 0,82 14,0 0,74 13,0 0,70 11,0 0,66 9,0 0,65 4,5 0,64 68 ... nên tính LT2 - Lưu lượng gió LT1 LT1 = L - LN - LT2 55 ( 4- 2 1) ( 4- 2 2) - Năng suất lạnh thiết bị xử lý: Qo = (L-LT2).(IC1 - IO) , kW ( 4- 2 3) - Năng suất làm khô thiết bị xử lý: W = (L-LT2).(dC1 -. .. tương ứng - Năng suất lạnh thiết bị xử lý: Qo = (L-LT2).(IC1 - IO) , kW ( 4- 2 7) - Năng suất làm khô thiết bị xử lý: W = (L-LT2).(dC1 - dO) , kg/s ( 4- 2 8) * Kết luận: Sơ đồ tuần hoàn cấp có điều chỉnh... lấy LN = 0,1.L - Lưu lượng gió hồi : LT = L - LN ( 4- 1 5) - Công suất lạnh thiết bị xử lý không khí : Qo = L.( I C − I O ) = QT IC − IO , kW I T − IV ( 4- 1 6) - Năng suất làm khô thiết bị xử lý: