Thiết kế hệ thống điều hòa không khí cho phòng hội thảo tại Thanh Hóa

Sơ đồ tuần hoàn không khí một cấp

Không khí sau khi hòa trộn 2 có trạng thái H (tH, φH) được đi qua phin lọc 3, sau đó được xử lý trong thiết bị xử lý nhiệt ẩm, cho đến trạng thái O ≡ V và được quạt 6 thổi không khí vào trong phòng qua miệng thổi 7. Không khí ở trong phòng 8 có trạng thái T được quạt hút qua thiết bị lọc bụi, một phần không khí được tái tuần hòa 10 trở lại buồng hòa trộn, phần còn lại được thải ra ngoài cửa thải 9. Hệ số nhiệt hiện phòng được ký hiệu là εhf – tỷ số giữa thành phần nhiệt hiện trên tổng nhiệt hiện và ẩn của phòng, chưa tính tới thành phần nhiệt hiện và nhiệt ẩn do gió tươi và gió lọt đem vào không gian điều hòa.

Hệ số nhiệt hiện tổng GSHF (Grand Sensible Heat Factor) εht là tỷ số giữa thành phần nhiệt hiện trên tổng thành phần nhiệt hiện và nhiệt ẩn của phòng có tính đến thành phần nhiệt hiện và nhiệt ẩn do gió tươi và gió lọt mang vào không gian điều hòa. Hệ số đi vòng εBF phụ thuộc vào rất nhiều yếu tố, trong đó quan trọng nhất là bề mặt trao đổi nhiệt của dàn, cách sắp xếp bố trí bề mặt trao đổi nhiệt ẩm, số hàng ống, tốc độ không khí.

Nhiệt độ không khí sau dàn lạnh

Nếu không đạt yêu cầu cần sử dụng các biện pháp để giảm ΔtVT (dùng sơ đồ tuần hoàn 2 cấp hoặc sưởi bổ sung) vì nhiệt độ thổi vào quá thấp sẽ ảnh hưởng đến sức khỏe con người.

Xác định lưu lượng không khí

Hệ thống điều hòa không khí là tập hợp các máy móc, thiết bị, … để tiến hành các quá trình xử lý không khí như sưởi ấm, làm lạnh, khử ẩm, phun ẩm, … nhằm mục đích đế điều chỉnh, khống chế và duy trì các thông số vi khí hậu trong nhà như nhiệt độ, độ ẩm, sự tuần hoàn và phân phối không khí trong phòng nhằm đáp ứng nhu cầu tiện nghi và công nghệ. Dựa theo phân tích về ưu nhược điểm của hệ thống ĐHKK cục bộ cũng như công trình thiết kế là phòng hội thảo cần không gian điều hòa lớn, đồng thời việc thông gió, cấp gió đảm bảo không gian thông thoáng, thoải mái cho người sử dụng. Hệ thống điều hòa tổ hợp gọn PAC (Package Air Conditioning) Hệ thống gồm các loại máy hoặc hệ thống điều hòa từ cỡ trung bình đến lớn, bố trí gọn thành các tổ hợp thiết bị có năng suất lạnh từ 3 đến 220 tấn lạnh.

Với ưu điểm của hệ thống chiller ứng dụng với các công trình lớn, hệ số sử dụng đồng thời cao, mặt bằng điều hòa rộng, cùng với đó là đảm bảo các thông số về nhiệt ẩm, gió tươi cung cấp cho công trình, thân thiện với môi trường. Đối với công trình hội thảo này ta sử dụng hệ thống điều hòa trung tâm Chiller giải nhiệt nước là phù hợp vừa đảm bảo làm lạnh đến các không gian vừa kết hợp được với AHU nhằm xử lý không khí đảm bảo chất lượng, độ ẩm không khí trong không gian điều hòa.

Tính chọn thiết bị và hiệu chỉnh năng suất lạnh 1. Tính chọn FCU cho phòng làm việc

Hệ thống điều hòa trung tâm nước (gọi tắt là hệ Water Chiller) là hệ thống sử dụng nước lạnh ở 7℃ để làm lạnh không khí qua các dàn trao đổi nhiệt AHU (Air Handling Unit) và FCU (Fan Coil Unit). Vì vậy việc lựa chọn hệ thống điều hòa trung tâm Chiller là hoàn toàn phù hợp với công trình phòng hội thảo trong khuôn khổ đồ án này. Đây là loại có chất lượng cao nhất và thường sử dụng trong các ứng dụng công nghiệp hoặc cơ quan, nơi yêu cầu lưu lượng cao, kiểm soát nhiệt độ chặt chẽ và môi trường làm việc khắc nghiệt.

AHU tùy chọn được thiết kế mô phỏng với máy nén không khí, ống gió và khu vực làm việc, thâm chí cả các thiết bị như máy bơm hoặc bộ trao đổi nhiệt. Dựa theo catalogue Water Cooled Chiller của hãng DAIKIN ta chọn 2 máy chiller model CUWD100CS5Y với công suất mỗi máy là 330 kW (93,9 RT).

Phương pháp tính toán

Trong công trình này sư dụng hệ thống điều hòa trung tâm nước có hệ thống đường ống nước lạnh. Hệ thống đường ống nước bao gồm hệ thống ống, van, tê, cút, các phụ kiện khác và bơm nước. Hệ thống nước lạnh làm nhiệm vụ tải lạnh từ bình bay hơi tới các không gian điều hòa để làm lạnh phòng.

Hệ thống nước giải nhiệt (hay còn gọi là nước làm mát) có nhiệm vụ tải nhiệt từ bình ngưng lên tháp giải nhiệt để vào môi trường. Nước sau khi được làm mát ở tháp lại quay về bình ngưng nên gọi là nước tuần hoàn.

Lựa chọn hệ thống đường ống

Đối với loại giải nhiệt nước thì hệ thống cần có thêm đường ống nước giải nhiệt. 29 bằng áp suất bơm giữa các dàn vì nước có xu hướng chỉ đi tắt qua các dàn đặt gần. + Hệ hồi ngược là hệ thống được cải tiến từ hệ 2 đường ống, ở đây bố trí thêm một ống hồi ngược nên đảm bảo cân bằng áp suất tự nhiên trong toàn bộ các dàn vì tổng chiều dài đường ống qua các dàn là bằng nhau.

Tuy nhiên nhược điểm của hệ thống là tốn thêm đường ống nên giá thành cao hơn. Với đặc điểm của công trình phòng hội thảo ta thấy hệ thống 2 đường ống là có khả năng ưu việt và tiện dụng hơn cả.

Tính toán đường kính ống 1. Ngoài phòng máy

Do đó cần đặt van điều chỉnh để cân bằng áp suất, chia đều nước cho các dàn. Tính toán đường ống bypass chiller: mục đích của đường ống bypass trong hệ thống chiller là để đảm bảo mức lưu lượng nước lạnh tối thiểu của hệ thống, do đó là tránh được hiện tượng đóng băng. Khi cần giảm tải thì người ta sẽ cho một chiller ngừng, chiller còn lại sẽ chạy 25% tổng công suất tải nên lưu lượng bypass sẽ chính là lưu lượng mà 1 chiller đó giảm tải.

Từ catalogue ống thép đen Hòa Phát em chọn được kích thước ống là DN65.

Tính toán tổn thất trên đường ống

Đới với bơm nước lạnh, em sử dụng bơm biến tần do sử dụng van 2 ngả điều chỉnh được lưu lượng nước cấp cho FCU, AHU khi tải thay đổi liên tục, điều này sẽ giúp tiết kiệm được chi phí năng lượng. Theo catalogue chiller của Daikin ở trên thì với lựa chọn 2 chiller có tổng lưu lượng nước qua bình bay hơi là 31,6 l s⁄ , mà lưu lượng thực tế cấp cho các indoor unit là 27,6 l s⁄. Trong đó: 1,15 là hệ số dự phòng; hđ, hh, hbh, hFCU lần lượt là tổn thất áp suất trên đường ống đẩy, ống hút, trong bình bay hơi và trong các dàn lạnh FCU, AHU.

- Phương pháp giảm dần tốc độ (Velocity Reduction) - Phương pháp ma sát đồng đều (Equal Friction) - Phương pháp phục hồi áp suất tĩnh (Static Regain). Đặc điểm của phương pháp ma sát đồng đều: đây là phương pháp chọn tổn thất áp suất trên 1 mét ống cho tất cả các đoạn ống đều bằng nhau để tiến hành tính toán thiết kế đường ống gió.

Lựa chọn cửa gió

Ngày nay có rất nhiều phương pháp để tính toán và thiết kế đường ống gió, đối với mỗi phương pháp đều có những ưu nhược điểm riêng. Nếu hệ thống không đối xứng, có các nhánh ngắn và nhánh dài thì nhánh ngắn nhất cần phải có van gió đóng bớt để hạn chế lưu lượng. Ví dụ đối với đoạn A1-B1 của phòng hội thảo 1 có lưu lượng 17827 m3⁄h, dùng phần mềm nhập lưu lượng phần mềm cho ta các gợi ý về kích thước ống, ta chọn kích thước sao cho phù hợp, với tổn thất áp suất càng gần 1 Pa/m càng tốt (thỏa mãn phương pháp ma sát đồng đều).

Khi nhiệt độ van gió trên 70℃, phần tử này sẽ tự động tan chảy làm van bị đóng sập hoàn toàn, không cho khói cũng như nguồn lửa đi qua van nữa. Van chặn lửa thường được lắp đặt trên ống gió ở các khu vực từ không gian này sang không gian khác, từ vùng cháy này sang vùng cháy khác, ở các vị trí ống qua tường, vách ngăn cháy.

Tính toán trở lực đường ống

Van gió giúp chúng ta có thể điều chỉnh được lưu lượng đi qua ống gió bằng cách thay đổi tiết diện đi qua van VCD này. Van gió VCD thường được áp dụng cho các hệ thống hút thải vệ sinh, các hệ thống cấp gió. Van chặn lửa hoạt động dựa trên sự quá nhiệt của phần tử đặt trên van.

Ngày nay, các loại van trên có thể được điều khiển thông qua động cơ và được lấy tín hiệu từ phòng điều khiển để hoạt động. Tính toán tương tự cho các không gian còn lại, ta sẽ tính được trở lực trên đường ống gió cấp và gió hồi để phục vụ cho việc chọn quạt.