Đề tài thiết kế hệ thống thông gió tầng hầm honeywell

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI VIỆN ĐIỆN BÁO CÁO BÀI TẬP LỚN Môn học: Hệ thống quản lý tịa nhà thơng minh Đề tài : Thiết kế hệ thống thơng gió tầng hầm Honeywell Giáo viên hướng dẫn : PSG TS Bùi Đăng Thảnh Nhóm sinh viên thực : Nhóm Bùi Đình Thiệu 20174237 Nguyễn Đăng Tiến 20174260 Trần Anh Tú 20174314 Trần Văn Chiến 20173682 Nguyễn Khắc Duyệt 20173807 Hà Nội, – 2021 LỜI MỞ ĐẦU Sự quan trọng việc lưu thông không khí tịa nhà thơng minh, từ mức độ nhỏ đến lớn cần tính tốn, thiết kế để việc thải khơng khí bị nhiễm chất độc hại nhiệt bên ngoài, đồng thời thay vào khơng khí xử lý, khơng có chất độc hại, có nhiệt độ phù hợp lượng ơxi đảm bảo Q trình gọi thơng gió Q trình thơng gió thực chất q trình thay đổi khơng khí phịng nhiễm khơng khí bên ngồi trời qua xử lý Nhận biết tầm quan trọng vấn đề sống sinh hoạt ngày, nhóm chúng em định lựa chọn đề tài “Hệ thống thơng gió tầng hầm ” để tìm hiểu, nghiên cứu sâu làm rõ thêm mảng kiến thức hệ thống thơng gió, cụ thể hệ thống thơng gió Honeywell tịa nhà thơng minh giúp người hiểu sơ qua hệ thống thơng gió tịa nhà Nhóm chúng em xin chân thành cảm ơn thầy Bùi Đăng Thảnh– người trực tiếp giúp đỡ, quan tâm, hướng dẫn em hoàn thành tốt báo cáo thời gian qua Bài báo cáo môn học thực khoảng thời gian kì học Bước đầu vào tìm hiểu mơn học chúng em cịn hạn chế cịn nhiều bỡ ngỡ nên khơng tránh khỏi thiếu sót, em mong nhận ý kiến đóng góp quý báu Thầy để kiến thức chúng em lĩnh vực hoàn thiện đồng thời có điều kiện bổ sung, nâng cao ý thức Chúng em xin chân thành cảm ơn! Phân cơng nhiệm vụ : Nhóm chúng em tập trung làm phần họp lại tổng kết lại kết chương ngày, nên việc phân chia công việc không cụ thể Theo buổi trình bày bài, nhóm em chia việc trình bày sau: Nội dung Chương I: Tổng quan hệ thống thông gió tầng hầm Chương II: Tính tốn thiết kế thơng gió tầng hầm Chương II: Lựa chọn thiết bị Chương IV: Mạng truyền thông Chương V: Giao diện vận hành hệ thống Sinh viên thực Nguyễn Đăng Tiến Trần Anh Tú Trần Văn Chiến Nguyễn Khắc Duyệt Bùi Đình Thiệu Mục lục CHƯƠNG Tổng quan hệ thống thơng gió tầng hầm Đặt vấn đề Hệ thống thơng gió gì? CHƯƠNG Tính tốn thiết kế thơng gió tầng hầm 17 Mơ tả tốn 17 Tính tốn thiết kế hệ thống 17 2.1 Tính thể tích tầng hầm 17 2.2 Tính lưu lượng gió thải 18 2.3 Tính chọn quạt hút khí thải 18 2.4 Tính tốn ống thơng gió 19 2.5 Tính tốn số lượng miệng ống gió 20 CHƯƠNG Lựa chọn thiết bị 21 Cấu trúc hệ thống 21 Lựa chọn thiết bị 21 2.1 Bộ điều khiển 21 2.2 Cảm biến khí 22 2.3 Cảm biến nhiệt độ & độ ẩm 25 2.4 Cảm biến tốc độ gió 26 CHƯƠNG Mạng truyền thông 28 Tổng quan 28 BACnet 29 2.1 Nguyên lý hoạt động 29 2.2 Giao thức BACnet 31 Tìm hiểu LONmark 32 Tìm hiểu ModBus RTU 33 Lựa chọn giao thức 36 CHƯƠNG Giao diện vận hành hệ thống 38 Lưu đồ thuật toán 38 Winform 39 2.1 Winform gì? 39 2.2 Ưu nhược điểm phần mềm Winform 39 Giao diện vận hành 41 CHƯƠNG Tổng quan hệ thống thơng gió tầng hầm Đặt vấn đề Với sống đại ngày nay, tịa nhà thơng minh ngày ý xem xét lựa chọn tiện lợi, an toàn trải nghiệm tuyệt vời mà đem lại Các trung tâm thương mại, tịa chung cư cao tầng, khách sạn, nơi vui chơi giải trí,… có tầng hầm đề phục vụ nhu cầu gửi xe phục vụ nhu cầu khác người Trong đó, hệ thống thơng gió thành phần thiếu giúp đem lại cho tịa nhà khơng gian tươi Không gian tầng hầm nơi sử dụng chủ yếu để làm bãi đỗ xe, thu gom rác làm trung tâm thương mại lòng đất, dễ sản sinh lượng lớn khí độc hại NO, CO2, SO2… Đây tác nhân gây ảnh hưởng trực tiếp đến sống công việc cư dân nhân viên làm việc khu vực Đặc biệt, việc tích tụ khí CO2 nhiều dễ xảy cố xảy ngồi ý muốn hỏa hoạn làm ảnh hưởng khơng nhỏ đến tính mạnh tài sản người sinh sống làm việc Vì hệ thống thơng gió tầng hầm vơ quan trọng Theo EPA ( Environmental Protection Agency), tạm dịch quan bảo vệ mơi trường, loại nấm mốc này, đặc biệt nấm mốc đen gây loại dị ứng, tăng nặng hen tạo triệu chứng cúm Thông thường Việt nam người ta biết tới thơng gió tầng hầm để giảm lượng khí CO có tầng hầm, nhiên nước ngoài, người ta quan tâm tới giảm thiểu lượng khí Radon nhiều – lượng khí nguyên nhân gây bệnh ung thư phổi người không hút thuốc Hiện Việt Nam, Tiêu chuẩn 5687-2010 tiêu chuẩn ưu tiên số để thiết kế hệ thống thơng gió tầng hầm Đây cách tính thơng gió tầng hầm thống nhất: Hình 1.1 TCVN 5687:2010 thơng gió tịa nhà Hệ thống thơng gió gì? Một hệ thống thơng gió hệ thống giúp khơng khí lành lưu thông không gian khoảng khơng gian giới hạn loại bỏ khơng khí bị ô nhiễm Nó sử dụng môi trường khác nhau, bao gồm gia đình nơi làm việc Hệ thống có nhiều mục đích sử dụng bao gồm việc trì độ ẩm nhiệt độ ổn định, loại bỏ khơng khí bụi bẩn chất gây dị ứng, cung cấp, trao đổi khí O2 CO2 Hình 1.2 Mơ hệ thống thơng gió Chức hệ thống thơng gió  Quạt thơng gió tầng hầm giúp loại bỏ khí độc hại CO2, SO2 khí bẩn khác đồng thời đưa khí tươi từ bên ngồi vào để làm cho khơng khí thống mát  Tạo bầu khơng khí lành mơi trường làm việc, tăng cường sức khỏe cho người lao động  Phịng chống hỏa hạn, kiểm sốt chống cháy, giúp hút khói mùi hỏa hoạn xảy cách nhanh chóng, giúp hỗ trợ người di tản nơi an tồn  Tiết kiệm chi phí lắp đặt, vận hành bảo dưỡng dễ dàng, phù hợp với tiêu chuẩn sử dụng điều kiện khí hậu kinh tế Việt Nam Hình 1.3 : Mơ hệ thống thơng gió Phân loại hệ thống thơng gió 4.1 Theo hướng chuyển động gió 4.1.1 Thơng gió kiểu thổi Thổi khơng khí vào phịng khơng khí phịng thải bên ngồi qua khe hở phịng nhờ chênh lệch cột áp Phương pháp thơng gió kiểu thổi có ưu điểm cấp gió đến vị trí cần thiết, nơi tập trung nhiều người, nhiều nhiệt thừa, ẩm thừa, tốc độ gió luân chuyển thường lớn Tuy nhiên nhược điểm phương pháp áp suất phịng dương nên gió tràn hướng, tràn vào khu vực khơng mong muốn 4.1.2 Thơng gió kiểu hút Hút xả khơng khí bị nhiễm khỏi phịng khơng khí bên ngồi tràn vào phịng theo khe hở cửa lấy gió tươi nhờ chênh lệch cột áp Thơng gió kiểu hút xả có ưu điểm hút trực tiếp khơng khí nhiễm nơi phát sinh, khơng cho phát tán phịng, lưu lượng thơng gió nhờ khơng u cầu q lớn, hiệu cao Tuy nhiên phương pháp có nhược điểm gió tuần hồn phịng thấp, khơng có tuần hồn đáng kể, mặt khác khơng khí tràn vào phịng tương đối tự do, khơng kiểm sốt chất lượng gió vào phịng, khơng khí từ vị trí khơng mong muốn tràn vào 4.1.3 Thơng gió kết hợp Kết hợp hút xả lẫn thổi vào phòng, phương pháp hiệu Thơng gió kết hợp hút xả thổi gồm hệ thống quạt hút thổi Vì chủ động hút khơng khí nhiễm vị trí phát sinh chất độc cấp vào vị trí u cầu gió tươi lớn Phương pháp có tất ưu điểm hai phương pháp nêu trên, loại trừ nhược điểm hai kiểu cấp gió Tuy nhiên phương pháp kết hợp có nhược điểm chi phí đầu tư cao Hình 1.4 Phương pháp thống gió kết hợp 4.2 Theo phương pháp tổ chức 4.2.1 Thơng gió tổng thể Thơng gió tổng thể cho tồn phịng hay cơng trình, nhà 4.2.2 Thơng gió cục Thơng gió tổng thể cho tồn phịng hay cơng trình, nhà Hình 1.5 Thơng gió cục cho nhà 4.3 Theo mục đích 4.3.1 Thơng gió bình thường Mục đích thơng gió nhằm loại bỏ chất độc hại, nhiệt thừa, ẩm thừa cung cấp ôxi cho sinh hoạt người 4.3.2 Thơng gió cố Các chung cư cao cấp, văn phịng, nhà xưởng có trang bị hệ thống thơng gió nhằm khắc phục cố khẩn cấp Ví dụ: Khi xảy hoả hoạn: Để lửa khơng thâm nhập cầu thang cửa hiểm Hệ thống hút gió hoạt động tạo áp lực dương đoạn để người thoát hiểm dễ dàng Hình 1.6 So sánh hệ thống thơng gió cố hệ thống thơng gió thơng thường 4.4 Theo động lực Hiện có phương án để thơng gió cho tầng hầm bao gồm : thơng gió tự nhiên thơng gió học 4.4.1 Thơng gió tự nhiên Thơng gió tự nhiên tầng hầm sử dụng luồng khơng khí tự nhiên Phương án thường áp dụng có tầng hầm có phần thiết kế cửa sổ, lấy gió đặc biệt, mở đóng tùy chỉnh Các cửa mở trường hợp bình thường đóng lại có trời mưa để hạn chế xâm nhập nước vào tầng hầm Để có kết tốt cửa lấy gió cần bố trí cách đối diện nhau, theo hướng gió tự nhiên tầng hầm Phương án tiết kiệm nhiều chi phí cho chủ đầu tư, nhiên tầng hầm ẩm mốc cao, phương pháp khơng hiệu Hình 1.7: Hệ thống thơng gió tự nhiên 4.4.2 Thơng gió học Thơng gió học thơng gió sử dụng quạt hệ thống ống gió, cửa gió kèm để hút cấp khơng khí từ bên ngồi vào khơng gian hầm Một số tầng hầm hút thải, số có hệ cấp hút tùy thuộc vào kinh phí chủ đầu tư, số tầng hầm mục đích sử dụng tầng hầm… 10 dây nối tiếp thiết bị điện tử Thiết bị yêu cầu thông tin gọi Modbus Master thiết bị cung cấp thông tin Modbus Slaves Trong mạng Modbus tiêu chuẩn, có Master tối đa 247 Slave, Slave có địa Slave từ đến 247 Master ghi thông tin vào Slave Để kết nối với Slave, Master gửi thông điệp bao gồm trường liệu sau: Hình 4.4 Nguyên tắc truyền liệu ModBus RTU Chức vai trò cụ thể sau:  Byte địa chỉ: xác định thiết bị mang địa nhận liệu (đối với Slave) liệu nhận từ địa (đối với Master) Địa quy định từ – 254  Byte mã hàm: quy định từ Master, xác định yêu cầu liệu từ thiết bị Slave Ví dụ mã 01: đọc liệu lưu trữ dạng Bit, 03: đọc liệu tức thời dạng Byte, 05: ghi liệu bit vào Slave, 15: ghi liệu nhiều bit vào Slave …  Byte liệu: xác định liệu trao đổi Master Slave  CRC check: giá trị 16 bit dùng để kiểm tra lỗi trình truyền nhận CRC Master tạo thiết bị tiếp nhận kiểm tra Nếu giá trị CRC không thỏa mãn, thiết bị địi hỏi truyền lại thơng điệp Đọc liệu: – Master: byte địa liệu – byte độ dài liệu – Slave: byte địa liệu – byte độ dài liệu – n byte liệu đọc Ghi liệu: – Master: byte địa liệu – byte độ dài liệu – n byte liệu cần ghi 35 – Slave: byte địa liệu – byte độ dài liệu – Byte CRC: byte kiểm tra lỗi hàm truyền cách tính giá trị Byte CRC 16 Bit Lựa chọn giao thức Giao thức phải lựa chọn dựa nhu cầu trang thiết bị khả hỗ trợ giao thức riêng biệt chúng Mỗi giao thức sử dụng nhiều lần để triển khai hệ thống Mỗi giao thức có ưu điểm nhược điểm Trong tốn truyền thơng cho hệ thống thơng gió tầng hầm nhóm chọn giao thức truyền thơng Modbus RTU cho giao tiếp cảm biến cấu chấp hành với điều khiển, BACnet IP cho giao tiếp điều khiển điều khiển trung tâm Lựa chọn BACnet IP do:  Tính phổ biến: Mạng IP làm cho tất giao diện cáp cáp độc quyền BMS không cần thiết, cắt giảm chi phí  Giám sát từ xa: Mạng IP giám sát thông qua mạng MPLS / VPN qua internet  Giám sát tổng hợp tập trung  Cảnh báo thời gian thực thông số sức khỏe an toàn nhiều thiết bị  Ngơn ngữ kịch thơng thường sử dụng  Giảm chi phí vận hành tiết kiệm lượng với tính bảo tồn lượng tự động  Giảm chi phí lao động: Bằng cách sử dụng cáp ethernet để liên lạc điều khiển, việc chấm dứt dây truyền thông trở nên đơn giản nhiều so với giao thức MSTP LON  Loại bỏ vấn đề giao tiếp hoàn thành dự án dây bị tước chấm dứt dây truyền thơng khơng xác sử dụng giao thức MSTP LON  Giảm thời gian lập trình: BACnet MSTP LON hàng để liên lạc điều khiển BACnet IP vài phút  Logic lập trình máy tính áp dụng để kiểm sốt tham số tiện ích 36  WiFi sử dụng để giám sát liên lạc với cảm biến / đơn vị BMS  Các hệ thống BMS khác (ví dụ: ánh sáng HVAC) giao tiếp qua mạng IP  Có thể tạo trang web tùy chỉnh để sử dụng cho người quản lý sở Lựa chọn ModBus RTU do:  Tất tín hiệu truyền dây tín hiệu (với RS485) khoảng cách truyền lên đến 1200m  Giảm lượng dây kết nối vào PLC tiết kiệm lượng lớn Module mở rộng  Độ ổn định cao nhiễu so với tín hiệu analog  Có thể kết nối thiết bị hãng khác chuẩn Modbus RTU  Tiết kiệm khơng gian lắp đặt Mơ hình cấu trúc mạng 37 Hình 4.5 Mơ hình cấu trúc mạng sử dụng CHƯƠNG Giao diện vận hành hệ thống Lưu đồ thuật tốn 38 Hình 5.1 Lưu đồ thuật tốn điều khiển Winform 2.1 Winform gì? Winform hay gọi Windows form giải pháp chạy Windows Winform công nghệ Microsoft, cho phép lập trình ứng dụng Windows PC Winform thuật ngữ mô tả ứng dụng viết dùng NET FrameWorrk có giao diện người dùng Windows Forms Windows Form có phần Form, Panel, Button, Textbox, ComboBox, RadioButton, cung cấp quyền truy cập, điều khiển, xếp bố cục, xác thực ràng buộc liệu phong phú 2.2 Ưu nhược điểm phần mềm Winform Ưu điểm phần mềm Winform : 39  Giao diện kéo thả dễ sử dụng  Gắn event cho button cần double click, lại hỗ trợ trời event click, hover,…  Việc viết code vô trực quan: từ việc lấy text từ TextBox show liệu MessageBox, dùng Grid để kết nối SQL  Dễ code, cần kéo thả, lại có nhiều component có sẵn, WinForm phù hợp để làm phần mềm quản lý, tính tiền, thống kê… Ngoài ra, cần sử dụng component TelerikUI DevExpress WinForm tạo giao diện đại, đẹp  Tốc độ xử lý liệu nhanh chóng  Đảm bảo an tồn, bảo mật thơng tin  Có thể chạy phiên Windows khác  Thao tác nhiều giao diện Nhược điểm :  Phần mềm chạy tảng Windows người dùng muốn dùng phần mềm phải sử dụng máy tính cài phần mềm Do vậy, phải mang theo máy tính cá nhân để phục vụ cho công việc  Winform phù hợp ứng dụng desktop: ứng dụng quản lý thông tin, ứng dụng tương tác trực tiếp với người dùng  Đồ họa winform không cao nên giao diện phần mềm thiếu tính trực quan, khó thao tác, không thân thiện với người dùng 40 Giao diện vận hành Hình 5.1 Giao diện đăng nhập Giao diện đăng nhập:  Có chức phân quyền bảo mật hệ thống  Công nhân giám sát theo dõi giám sát hoạt động hệ thống  Kỹ sư thiết kế giám sát cài đặt lại hệ thống 41 Hình 5.2 Giao diện chế độ Auto Chế độ Auto  Khi đăng nhập thành công, hệ thống dẫn đến giao diện hình bên  Hệ thống tự động điều chỉnh cơng suất quạt theo nồng độ khí CO NO2 theo mức cài đặt 42 Hình 5.3 Chế độ Manual Chế độ Manual:  Khi ấn nút Manual chuyển sang hoạt động chỉnh thủ công cho công suất quạt  Chỉnh thủ cơng nhận có cố hay dấu hiệu bất thường Ví dụ: Khi quạt hoạt động Khi quạt khơng hoạt động 43 Hình 5.4 Giao diện Setting Setting:  Thiết lập cơng suất quạt theo khí CO NO2  Các mức hoạt động quạt thiết lập dựa vào bảng dưới: 44 45 ... tiên số để thiết kế hệ thống thơng gió tầng hầm Đây cách tính thơng gió tầng hầm thống nhất: Hình 1.1 TCVN 5687:2010 thơng gió tịa nhà Hệ thống thơng gió gì? Một hệ thống thơng gió hệ thống giúp... thơng gió tầng hầm 70 70 Hình 2.1 Sơ đồ thiết kế tầng hầm Tính tốn thiết kế hệ thống 2.1 Tính thể tích tầng hầm Giả thiết tầng hầm có kích thước 70m x 70m có chiều cao 3m  Tổng thể tích tầng hầm. .. toán thiết kế Lựa chọn đối tượng thiết kế:  Hệ thống thơng gió tầng hầm khu thương mại  Tầng hầm có tầng dung làm bãi đỗ xe  Kích thước: 70m x 70m x 3m 70 70 Hình 1.12 Sơ đồ thiết kế tầng hầm