Khách sạn DENDRO GOLD là một công trình theo hướng Bắc Nam. Đa số các cửa kính đều thẳng đứng theo kiến trúc của công trình, kính được lựa chọn sao cho hạn chế tối đa lượng nhiệt bức xạ mặt trời xâm nhập vào phòng nhưng vẫn đảm bảo đủđộ sáng trong phòng, tạo cảm giác thoải mái và tính thẩm mĩ của công trình.
Để xác định hướng nhận bức xạ nhiệt chính của công trình, ta tiến hành tính toán riêng cho từng hướng khác nhau.
Nhiệt bức xạ qua kính được xác định theo biểu thức:
Q11 = nt x Q11’ (3.1) Trong đó:
- nt : Hệ số tác động tức thời, được chọn căn cứ vào hướng bức xạ, thời điểm bức xạ của hướng có nhiệt bức xạ lớn nhất. Hệ số nt = f(gs) với gs ( kg/m2 sàn ) là giá trị mật độ (khối lượng riêng) diện tích trung bình của toàn bộ kết cấu bao che ( bao gồm: tường, trần, sàn ). Giá trị của gs tính như sau: = s g , 0.5 ,, s G G F + (kg/m2) (3.2)
G’: Khối lượng tường có mặt ngoài tiếp xúc trực tiếp với bức xạ mặt trời và của sàn nằm trên mặt đất (kg).
G”: Khối lượng tường không tiếp xúc với bức xạ mặt trời và của sàn không nằm trên mặt đất (kg).
Fs : Diện tích sàn (m2).
- '
11
Q : Lượng nhiệt bức xạ tức thời qua kính vào phòng (W).
Vì tất cả các cửa đều lắp kính khác kính cơ bản và bên trong không có rèm che nên
' 11
Q được tính theo công thức sau:
Q’11 = FxRFxεcx εđsx εmmx εkhx εmx εr (3.3) Trong đó:
- εc: Hệ sốảnh hưởng của độ cao so với mặt nước biển. Được tính theo biểu thức: 1 0.023
1000
c
H
ε = + × (3.4)
εc = 1 0.0 23 1 3 0.0 23 1
10 0 0 10 00
H
+ × = + × ≈
- εđs: Hệ số kể đến ảnh hưởng của độ chênh lệch giữa nhiệt độđọng sương của không khí quan sát so với nhiệt độđọng sương của không khí ở trên mặt nước biển là 20oC, xác định theo biểu thức: 20 1 0.13 10 s đs t ε = − − × (3.5)
Dựa vào đồ thị I-d ta xác định được nhiệt độđọng sương ts = 24.5oC 24.6 20 1 0.13 0.9415 10 đs ε = − − × = Lấy εđs =0.94.
- εmm:Hệ sốảnh hưởng của mây mù, khi trời không có mây mù thì εmm= 1
- εkh: Hệ sốảnh hưởng của khung, khung kim loại chọn εkh= 1.17
- εm: Hệ số kính phụ thuộc vào màu sắc, kiểu loại kính khác kính cơ bản
- εr: Hệ số mặt trời, kểđến ảnh hưởng của kính cơ bản khi có màn che bên trong kính Toàn bộ cửa sổ, cửa ra vào của các phòng ở khách sạn đều sử dụng một loại kính như nhau: kính trong phẳng, dày 6 mm.
Theo bảng 4.3[4,153] ta chọn εm= 0.94. Vì có rèm che (mành mành màu sáng) nên ta lấy εr = 0.56. Từđó ta có giá trị các hệ số liên quan được cho ở bảng dưới.
Bảng 3.4. Bảng liệt kê giá trị các hệ số liên quan
Hệ số εc εđs εmm εkh εm εr
Giá trị 1 0.94 1 1.17 0.94 0.56
- F: Diện tích cửa kính có tính cả khung
- RF: Bức xạ mặt trời qua cửa kính vào trong phòng (W/m2) max(W / 2) 0.88 T N R R = m (3.6)
Giá trị của RTmax phụ thuộc vào vĩđộ, tháng, hướng của kính.
Nha Trang ở vĩđộ 10, tra bảng 4.2 [4,152], ta có các giá trị của RTmax như sau:
- Rtmaxnam = 378 (W/m2) RNnam = 429.5 (W/m2)
- Rtmaxđông = 517 (W/m2) RNđông = 587.5 (W/m2)
( ) 0.4 0.4 F K K m m K m k m N R = ×α +τ α +τ + ρ ×ρ + ×α ×α ×R Bảng 3.5. Các thông số của kính và màn che K α - αm ρK - ρm τK- τm Kính 0.15 0.08 0.77 Mành mành màu sáng 0.37 0.51 0.12
Tính toán ví dụ cho tầng 6 phòng 6F1. Các thông số: - Chiều dài phòng 8.865m, chiều rộng phòng 3.8m.
- Lấy vật liệu tường có khối lượng 331 kg/m2, của sàn 720 kg/m2. - Diện tích kính:
Fkính hướng Nam = 1.87x1.5 = 2.805 (m2)
Xác định giá trị nt
Diện tích sàn: Fs = 8.865x3.8 – 1.73x1.03 = 31.9 (m2)
Khối lượng tường có mặt ngoài tiếp xúc trực tiếp với bức xạ mặt trời và của sàn nằm trên mặt đất:
G’ = 331xFtường tây
= 331x8.865x2.35= 6895.6 (kg)
Khối lượng tường không trực tiếp tiếp xúc với bức xạ mặt trời và của sàn và trần không nằm trên mặt đất:
G’’= 331x(Ftường đông + Ftường bắc ) + 720x2xFS
= 331x(8.865x2.35 + 3.8x2.35) + 720x2x31.9 = 55795 (kg) Thay G’, G”, FS vào công thức, ta có:
= s g , 0.5 ,, s G G F + = 6895.6 0.5 55795 31.9 + × = 1093.5 (kg/m2) Tra bảng 4.6 [4,156], ta có các giá trị nt: ntnam=0.67
• Tính ví vụ Q11 cho phòng 6F1:
Q11 = ntx FxRFxεcx εđsx εmmx εkhx εmx εr
( ) 0.4 0.4 Fnam K K m m K m k m Nnam R = ×α +τ α +τ + ρ ×ρ + ×α ×α × R = 429.5x[0.4x0.15+0.77(0.37+0.12+0.08x0.51+0.4x0.15x0.37) = 208.7 (W/m2) Q11 = 0.67x2.805x208.7x1.17x0.94x0.56x0.94x1x1= 227.4 (W)
Tương tự tính toán cho tất cả các phòng. Kết quả tính toán xem phụ lục 1.
3.3.2. Nhiệt hiện truyền qua mái bằng bức xạ và do ∆∆∆∆t: Q21
Mái bằng của phòng điều hòa có 3 dạng:
Phòng điều hòa nằm giữa các tầng trong tòa nhà điều hòa khi đó ∆ = 0, Q21 = 0. Phía trên phòng điều hòa đang tính toán là phòng không điều hòa khi đó
) ( 5 . 0 tN tT t= − ∆ , k lấy theo bảng 4.15. [4,170].
Trường hợp trần mái có bức xạ mặt trời ( tầng thượng ) thì lượng nhiệt truyền vào phòng gồm 2 thành phần: do bức xạ mặt trời và do chênh lệch nhiệt độ giữa không khí trong nhà và ngoài nhà.
Phòng điều hòa nằm giữa các tầng trong một toà nhà điều hòa, nghĩa là bên trên cũng là không gian điều hòa khi đó ∆t= 0.
Trong công trình này thì toàn bộ các phòng tầng 20 trên trần không điều hòa do đó có tổn thất nhiệt hiện truyền qua mái bằng bức xạ, nó chịu 2 thành phần nhiệt là tổn thất nhiệt do bức xạ mặt trời và do chênh lệch nhiệt độ giữa không khí trong nhà và ngoài nhà, bức xạ mặt trời hấp thụ vào mái làm cho mái nóng dần lên, lượng nhiệt hấp thụ một phần truyền qua kết cấu của trần vào không gian điều hòa phía dưới và một phần nhiệt tỏa ngay vào không khí ngoài trời bằng đối lưu và bức xạ.
Tính toán nhiệt truyền qua mái và chênh lệch nhiệt độ Q21
Dưới tác dụng của bức xạ mặt trời mái dần dần nóng lên do hấp thụ nhiệt. Một phần lượng nhiệt hấp thụ tỏa ngay vào không khí ngoài trời do bức xạ và đối lưu. Một phần truyền qua kết cấu mái vào trong phòng điều hòa và tỏa vào trong đó bằng đối lưu và dẫn nhiệt. Chính vì lý do này mà ta cần phải đi xác định lượng nhiệt này. Việc xác định dòng nhiệt này tương đối phức tạp người ta thường tính toán gần đúng bằng biểu thức:
Q21 = kxFx∆ttđ (W) (3.7) Trong đó:
∆ttđ: Hiệu nhiệt độ tương đương ∆ttđ = 1 do có mái che
tN: Nhiệt độ không khí ngoài trời, tN = 33.7 (oC)
tT: Nhiệt độ không khí bên trong không gian điều hòa, tT = 25 (oC) k - hệ số truyền nhiệt qua mái, phụ thuộc vào kết cấu và vật liệu làm mái
Hình 3.3. Kết cấu trần mái
Tra bảng 4.9 [4,163] : trần bê tông dày 150 mm lớp vữa xi măng cát dày 25 mm trên có lớp bitum, 437 (kg/m2). Ta chọn k = 1.62.
• Tính ví dụ cho phòng 6F1 : do phòng 6F1 nằm giữa các phòng điều hòa nên ta có Q21 =0. Kết quả tính toán xem phụ lục 1.
3.3.3. Nhiệt hiện truyền qua vách Q22
Nhiệt truyền qua vách Q22 bao gồm 2 thành phần:
- Do chênh lệch nhiệt độ giữa ngoài trời và trong nhà ∆t = tN - tT
- Do bức xạ mặt trời vào tường, tuy nhiên ta coi lượng nhiệt này là không đáng kể. Nên nhiệt truyền qua vách chủ yếu là do chênh lệch nhiệt độ giữa bên trong và bên ngoài nhà.
Nhiệt truyền qua vách được tính theo biểu thức sau: Q22 = ∑Qi = kixFix∆t (3.8)
= Q22t + Q22k + Q22g (W) Trong đó:
ki: Hệ số truyền nhiệt tương ứng của tường, kính, gỗ (W/m2K) Fi: Diện tích tường,kính,gỗ tương ứng (m2)
Nhiệt truyền qua tường Q22t
Nhiệt truyền qua tường được xác định theo biểu thức:
Q22t = ∑kxFx∆t (W) (3.9) 1- Gạch nung màu. 2- Vật liệu cách ẩm. 3- Vật liệu cách nhiệt. 4- Lớp vữa xi măng. 5- Lớp bê tông cốt thép.
Trong đó:
F: Diện tích tường (m2)
k: Hệ số truyền nhiệt qua tường và được xác định theo biểu thức: k = ∑ + + T i i N λ α ρ α 1 1 1 (W/m2K) (3.10)
αN: Hệ số tỏa nhiệt phía ngoài tường [3,166].
- Khi tiếp xúc với không khí ngoài trời, ta chọn αN = 20 (W/m2K)
- Khi tường tiếp xúc với không gian đệm (hành lang) αN = 10 (W/m2K) αT: Hệ số tỏa nhiệt phía trong nhà, αT = 10 (W/m2K) [3,166]
δi: Độ dày lớp vật liệu thứ i của cấu trúc tường (m)
λi: Hệ số dẫn nhiệt của lớp vật liệu thứ i của cấu trúc tường (W/mK)
Theo kết cấu xây dựng của tường bao đã cho ở bảng 2.2, ta xác định được hệ số truyền nhiệt k của tường bao:
- Với tường tiếp xúc với không khí ngoài trời:
k 1 1 0.025 0.15 1 2 20 0.93 0.52 10 = + × + + = 2.03 (W/m2K) ∆t: Độ chênh lệch nhiệt độ (oC)
- Đối với tường tiếp xúc với không khí ngoài trời:
∆t = tN – tT = 33.7 – 25 = 8.7 (oC) Vậy theo biểu thức (3.9) nhiệt truyền qua tường là:
Q22t = Fx2.03x8.7 (W) Có 3 trường hợp xảy ra :
- Trường hợp 1 : tường tiếp xúc với phòng điều hòa.
- Trường hợp 2 : tường không tiếp xúc với phòng điều hòa (tiếp xúc với không khí bên ngoài).
- Trường hợp 3 :tường tiếp xúc với hành lang.
Đối với 3 trường hợp này, ta coi chênh lệch nhiệt độ giữa mặt tường có tiếp xúc với phòng có điều hòa ∆t = 0, do đó ta chỉ tính toán đối với mặt tiếp xúc với không khí bên
ngoài và tiếp xúc với hành lang. Đối với tường tiếp xúc với hành lang ta có chênh lệch nhiệt độ∆t = 28 – 25 = 3 oC.
• Tính toán ví dụđối với phòng 6F1
Các thông số kỹ thuật của phòng 6F1 :
- Tường Đông tiếp xúc với phòng điều hòa 6F2 và tiếp xúc với hành lang.
- Tường Nam, Tây tiếp xúc trực tiếp với không khí bên ngoài.
- Tường Bắc tiếp xúc với phòng điều hòa 6F15.
Nhiệt truyền qua tường hướng Tây, Nam, Đông vào phòng 6F1: FT = 8.865 x 2.35 = 20.8 (m2)
FN = 1.87 x (2.35 - 1.5) = 1.6 (m2)
FĐ= 1.615 x 2.35 - 0.9 x 2.1 = 1.905 (m2)
Q6F122t =( FT+FN)x2.03x8.7 + FĐx2.03x3 =(20.8+1.6)x2.03x8.7 + 1.905x2.03x3 = 406.9 (W)
Vậy nhiệt truyền qua tường hướng vào phòng 6F1: Q6F122t =406.9 (W)
Tính toán tương tự đối với từng phòng riêng biệt, ta tính được lượng nhiệt truyền qua tường xâm nhập vào từng phòng. Kết quả tính toán xem phụ lục 1.
Nhiệt truyền qua kính Q22k
Nhiệt truyền qua kính được xác định theo biểu thức:
Q22k = ∑kkxFkx∆t (W) (3.11) Trong đó:
Fk: Diện tích kính (m2)
∆t: Hiệu nhiệt độ trong và ngoài cửa
- Với cửa tiếp xúc trực tiếp với bức xạ mặt trời: ∆t = tN – tT = 33.7 – 25 = 8.7 (oC)
kk: Hệ số truyền nhiệt qua cửa kính (W/m2K)
Cửa sử dụng loại kính trong phẳng, khung kim loại. Tra bảng 4.13 [4,169], ta có hệ số truyền nhiệt qua cửa kính kk = 5.89 (W/m2K).
• Tính ví dụ cho phòng 6F1
Tổng diện tích kính của sổ hướng Nam: F6F1nam = 2.805 (m2)
Do không tiếp xúc hành lang đệm nên ta chọn hiệu nhiệt độ∆t = 8.7 (oC). Vậy theo biểu thức tổng lượng nhiệt truyền qua kính của phòng 104 là:
Q6F122k =∑ Fxkx∆t = 2.805x5.89x8.7=104 (W)
Các phòng còn lại tính toán tương tự. Kết quả tính toán xem phụ lục 1.
Nhiệt truyền qua gỗ Q22g
Nhiệt truyền qua kính được xác định theo biểu thức:
Q22g = ∑kgxFgx∆t (W) (3.12) Trong đó:
Fg: Diện tích gỗ (m2)
∆t: Hiệu nhiệt độ trong và ngoài cửa
- Với cửa tiếp xúc trực tiếp với bức xạ mặt trời: ∆t = tN – tT = 33.7 – 25 = 8.7 (oC)
- Với cửa tiếp xúc với hành lang: ∆t = 28 – 25 =3 (oC)
kg: Hệ số truyền nhiệt qua cửa kính (W/m2K)
Tra bảng 4.12 [4,169] ta có hệ số truyền nhiệt qua cửa gỗ kg = 2.65 (W/m2K). • Tính ví dụ cho phòng 6F1
Vậy theo biểu thức tổng lượng nhiệt truyền qua gỗ của phòng 6F1 là: Q6F122g =∑ F.k.∆t = 1.73x2.35x2.65x8.7 + 0.9x2.1x2.65x3=108.75 (W) Vậy tổng nhiệt truyền qua vách xâm nhập vào phòng 6F1
∑Q22 = ∑Q22t + ∑Q22k + ∑Q22g = 406.9+104+108.75 = 619.65 (W) Các phòng còn lại tính toán tương tự. Kết quả tính toán xem phụ lục 1.
3.3.4. Nhiệt hiện truyền qua sàn Q23
Nhiệt hiện truyền qua nền được xác định theo biểu thức sau:
Q23 = knềnxFnềnx∆t (W) (3.13) Trong đó:
- Fnền: Diện tích nền (m2)
- knền: Hệ số truyền nhiệt qua sàn hoặc nền (W/m2K) Ởđây xảy ra 3 trường hợp:
- Sàn ngay trên mặt đất, lấy k của sàn bê tông dày 300 mm, ∆t = tN – tT .
- Sàn đặt trên tầng hầm hoặc phòng không điều hòa, ∆t = 0.5x(tN – tT).
- Sàn giữa 2 phòng điều hòa, Q23 = 0.
Như vậy đối với tòa nhà này thì chỉ có sàn của tầng hầm đặt trực tiếp trên mặt đất còn sàn của các tầng còn đặt giữa hai phòng có điều hòa hoặc trên phòng không điều hòa. • Tính ví dụ cho phòng 6F1: sàn tầng 6F1 đặt trên phòng điều hòa nên ta có Q6F123 =0 Kết quả tính toán xem phụ lục 1.
3.3.5. Nhiệt hiện toả ra do đèn chiếu sáng Q31
Nhiệt hiện tỏa ra do đèn chiếu sáng được xác định theo biểu thức sau:
Q31= ntxnđxQ (W) (3.14)
Trong đó:
Q: Tổng nhiệt tỏa ra do chiếu sáng
nt: Hệ số tác dụng tức thời của đèn chiếu sáng, tra bảng 4.8. [4,158] được nt =0.87 nđ: Hệ số tác dụng đồng thời của đèn chiếu sáng, [4,172] được nđ=0.5
• Tính ví dụ cho phòng 6F1
Bóng đèn được sử dụng trong phòng bao gồm:
- 2 đèn bàn 60W dung dimmer
- 1 đèn down light 18W
- 1 đèn bàn 60W dung công tắc
- 2 đèn áp trần 16W
- 5 đèn down light bóng halogen 50W Theo biểu thức ta có:
Q6F131 = ntxnđxQ = (2x60+18+16x2+5x50+60)x0.87x0.5 = 208.8 (W) Các phòng khác tính tương tự. Kết quả tính toán xem phụ lục 1.
3.3.6. Nhiệt hiện toả ra do máy móc Q32
Khi trong phòng được trang bị các máy móc thiết bị dụng cụ điện như: ti vi, máy tính, radio, máy sấy, bàn là, máy in, máy photo, máy chiếu…
Các loại máy móc thiết bị này khi hoạt động sẽ tỏa ra một nguồn nhiệt. Nguồn nhiệt này được xác định như sau:
Theo [4,172] thì có 3 trường hợp xảy ra. Ởđây ta tính toán đối với trường hợp “động cơ điện và máy móc đều nằm trong phòng điều hòa ”.
∑
= N
Q32 (W) (3.15)
Trong đó:
N: Công suất điện ghi trên dụng cụđiện (W) • Tính ví dụ cho phòng 6F1
Trang thiết bị phòng 6F1 bao gồm:
- 1 ti vi 200W
- 1 tủ lạnh 500W
- 1 bình nóng lạnh 1000W
Tổng công suất điện ghi trên thiết bịđiện:
∑ = N Q F 32 1 6 = 200+500+1000 = 1700 (W) Các phòng khác tính toán tương tự.
Vậy tổng nhiệt Q3 do chiếu sáng và máy móc thiết bị tỏa ra trong phòng 6F1: Q6F13 = 1700+208.8=1908.8 (W)
Kết quả tính toán xem phụ lục 1.
3.3.7. Nhiệt hiện và nhiệt ẩn do người tỏa Q4 Nhiệt hiện do người tỏa vào phòng Q4h
Nhiệt hiện do người tỏa vào phòng chủ yếu bằng đối lưu và bức xạ và được xác định theo biểu thức:
Q4h = nxnđxqh (W) (3.16) Trong đó:
- n: Số người ở trong phòng điều hòa .
- qh: Nhiệt hiện tỏa ra từ 1 người (W/người). Theo bảng 4.18. [4,175], đối với khách sạn chọn qh = 65 (W/người).
• Tính ví dụ cho phòng 6F1:
Nhiệt hiện do người tỏa ra Q4h
Phòng 6F1 được thiết kế có sức chứa khoảng 4 người. Do đó nhiệt hiện do người tỏa ra : Q4h = 4x65x0.8 = 208 (W)
Các phòng khác tính toán tương tự. Kết quả tính toán xem phụ lục 1.
Nhiệt ẩn do người tỏa ra Q4â