Tính toán lựa chọn tháp giải nhiệt trong hệ thống lạnh nước trung tâm

Tính chọn tháp giải nhiệt

Đối với những nơi khan hiếm nước như thành phố thì người ta thường sử dụng nước tuần hoàn, tức là nước sau khi đã giải nhiệt bình ngưng xong thì được dẫn tới thiết bị chuyên làm nhiệm vụ giải nhiệt nước đó, thiết bị đó chính là tháp giải nhiệt. Một lý do khác nữa là tháp giải nhiệt có hiệu quả rất cao so với trước đây nên kích thước dài, rộng, cao đó giảm đi rừ rệt, thỏp gọn nhẹ, hỡnh thức đẹp, chịu được thời thiết ngoài trời, rất thuận tiện cho việc lắp đạt trên lầu thượng…. Các sơ đồ trên hình 4.9.a,b thường chỉ áp dụng cho các nhu cầu cần giải nhiệt nước với ∆t = tvào – tra là rất lớn, nghĩa là nhiệt độ nước vào thường là nước ấm, nhiệt độ nước sau khi ra khỏi tháp giải nhiệt thì nhiệt độ hạ thấp xuống trở thành nước mát.

Những loại tháp này thường ít được sử dụng cho hệ thống điều hòa không khí, mà nó chủ yếu được ứng dụng cho các nhu cầu giải nhiệt môi chất ấm như giải nhiệt dầu động cơ, giải nhiệt dung môi hóa học,…Còn ở hình 4.10 là sơ đồ nguyên lý tháp giải nhiệt (tvào mát). Loại tháp này thì thường có khả năng làm mát nước với độ ∆t = tvào – tra là nhỏ, thường khoảng 2 ÷ 60C và rất phù hợp với hệ thống điều hòa không khí, loại này thường có công suất rất lớn. Dòng không khí chuyển động trong tháp không phụ thuộc vào sức gió bên ngoài nên ổn định, cho phép duy trì nhiệt độ của nước lạnh một cách ổn định, đồng thời đảm bảo cho tháp có kích thước nhỏ gọn hơn so với tháp phun và bể phun.

Nước ấm ra khỏi bình ngưng được dẫn vào thiết bị phân phối nước, đặc biệt gồm các vòi phun nước có thể xoay quanh một trục nhờ phản lực của dòng nước có áp suất và rải đều lên bề mặt xối tưới (tổ ong). Để làm lạnh không khí người ta dung các chất tải lạnh như nước, nước muối,…Các chất tải này lưu động trong các ống trao đổi nhiệt dạng ống xoắn hay ống thẳng có ống góp ở hai đầu. Để đảm bảo áp suất gió phân phối qua ống gió và miệng thổi các FCU thường sử dụng các quạt ly tâm, tùy từng series mà sẽ bố trí 1 motor hay 2 motor cùng với các cánh quạt ly tâm lồng sóc.

Trong sơ đồ này ta sử dụng lại một phần không khí trong phòng đã được điều hòa ( thường được họi là gió hồi) hòa trộn với không khí tươi lấy từ bên ngoài vào (thường được gọi là gió tươi) tuy theo nhu cầu của phụ tải mà có mức độ hòa trộn hợp lý để có được chất lượng gió cấp là tốt nhất. Do đó để tránh không khí bị dơ khi đi vào không gian điều hòa và giảm bớt kích thước FCU thì ta chọn bộ làm lạnh không khí tươi sơ bộ PAU (Preliminary Air. Handling Unit). Không khí tươi từ ngoài trời trước khi được đưa vào FCU thì được qua PAU làm lạnh sơ bộ xuống khoảng 8 ÷ 90C (thông số này tùy thuộc vào nhà thiết kế, nhà thầu) và được lọc bụi, lọc côn trùng trước khi gió tươi này đi tới FCU.

Ở công trình CR3.1 – A thì có thiết kế phân vùng, tức là lầu trệt và lầu 2 là thiết kế chỉ có FCU chứ không sử dụng PAU, vì các khu này chủ yếu là văn phòng lớn , khu thương mại, shop, café, … và các cửa phòng hay mở nên ứng dụng lấy gió tươi qua việc mở cửa phòng và lượng gió tươi đó đủ để cung cấp cho không gian cần điều hòa nhằm thay đổi trạng thái không khí trong phòng giúp con người trong các phòng đó cảm thấy dễ chịu. Do đó chúng ta phải thiết kế đường ống gió tươi để cung cấp gió tươi từ ngoài trời vào và phải nên sử dụng PAU để làm lạnh sơ bộ và xử lý sơ bộ không khí tươi đó trước khi đưa gió tươi đó tới FCU.

Tính chọn PAU

Lúc tính toán và chọn FCU cho các kiểu phòng, chúng ta không cần phải chú ý đến lượng QtPAU này, có nghĩa là chúng ta không cần phải lấy tổng phụ tải rồi trừ bớt lượng QtPAU = 122,43kW này cũng như là không cần chia đều QtPAU cho các FCU để giảm công suất chọn FCU xuống nhằm giảm giá thành thiết bị. Lý do chủ yếu của vấn đề đó là vì nếu làm như vậy chúng ta sẽ làm bài toán trở nên rất phức tạp, mà trong khi tính toán phụ tải chúng ta đã sử dụng các hệ số không đồng thời, hệ số tức thời và hệ số sự chậm trễ của nguồn nhiệt tác động nên phụ tải tính toán của chúng ta sẽ luôn nhỏ hơn thực tế và đó là con số tối thiểu mà ta cần đáp ứng cho hệ thống. Ngoài ra ở chương 2 khi ta tính toán phụ tải cho công trình thì ta lấy nhiệt độ gió tươi là tT =34,60C, dẫn đến lúc chọn FCU ta chọn theo công suất làm việc ứng với tT =34,60C, nhưng thực tế FCU chỉ làm việc với tT = t4 = 260C, vậy thì Chiller sẽ cấp tải lạnh cho các FCU giảm xuống và càng dư tải để cấp cho PAU và để dự phòng, để chạy chế độ không đầy tải nhằm tăng hệ số COP, bảo vệ máy nén,…nó chung nhằm tốt cho hệ thống.

Tính toán FCU

LN – lưu lượng không khí tươi cấp vào, l/s LT – lưu lượng không khí tái tuần hoàn.

Tính chọn FCU

Tính chọn hệ thống đường ống nước

Trong hệ thống điều hòa không khí trung tâm, ống dẫn nước lạnh làm nhiệm vụ dẫn nước từ bình bay hơi đến các dàn lạnh đặt tại các phòng sau đó lại dẫn nước từ các dàn lạnh đó quay trở về bình bay hơi. Đường ống dẫn nước gồm có những đường ống chính, những đường rẽ nhánh để cung cấp cho các phòng riêng lẻ, đường ống dẫn nước lên bình giãn nở, đường ống nước về. Ngoài ra còn có đường nước giải nhiệt cho bình ngưng và đường ống dẩn nước ngưng từ dàn lạnh đi ra khỏi không gian điều hòa và được cho kết nối với hệ thống đường nước thải của tòa nhà.

Hệ thống ống dẫn nước lạnh được sử dụng là hệ thống kín, nước sẽ tuần hoàn trong hệ thống trong suốt quá trình làm việc để tiết kiệm nước và tiết kiệm năng lượng. Cần phải chú ý tới hiện tượng giãn nở và co rút của các ống dẫn nước để có biện pháp đối phó với hiện tượng xuất hiện ứng suất cục bộ gây ra những hư hỏng không lường trước được cho các gối đỡ, mối nối và các chi tiết khác nằm trên đường ống. Đường ống nước ngưng phải luôn được chú ý trong quá trình thiết kế, thi công và lắp đặt bởi vì nó có thể cần tới bơm nước để bơm hoặc không cần bơm.

Nếu không cần bơm để bơm nước ngưng thì phải luôn luôn chú ý lắp đặt nghiêng một góc nhất định để nước ngưng có thể dễ dàng chảy từ máng ngưng của dàn lạnh tới đường ống thoát nước thải của tòa nhà. Mục đích của bình giãn nở là tạo nên một thể tích nước và hơi dự trữ nhằm điều hòa những ảnh hưởng do sự thay đổi thể tích (khi nhiệt độ nước biến đổi) của lượng nước tuần hoàn trong hệ thống, ngoài ra bình giãn nở còn có nhiệm vụ bổ sung nước cho hệ thống trong trường hợp bị rò rỉ và là vị trí ta có thể biết được áp suất nước dễ dàng nhất. Do đầu ra của bình bay hơi của mỗi Chiller đều chạy thẳng tới bình góp (Water Chiller Supply Header) chứ không chạy vào ống góp có nên với mỗi đoạn này đều có đường kính nhỏ hơn ở ống góp.

Còn đầu vào của bình bay hơi cũng vậy, từ ống góp được chia thành các nhánh đi vào các bình bay hơi nên đường kính cũng nhỏ hơn đường kính ống góp. Lý do có sự chênh lệch giữa vận tốc chọn và vận tốc thực của đường ống vào ra bình bay hơi như vậy là do ban đầu ta chọn đường kính ống nước ra vào bình ngưng tụ trước, sau đó ta lấy kích thước đường ống nước ở bình ngưng để chọn cho bình bay hơi luôn cho thuận tiện việc thi công, lắp đặt, vận hành và mua hàng. Từ bản vẽ bố trí các kiểu phòng của công trình và kết hợp với bảng 4.8, ta tính được lưu lượng nước cần cung cấp cho mỗi tầng lần lượt như trong bảng 4.9.