-
6. Đề nghị: Được bảo vệ Bổ sung thêm để bảo vệ Không được bảo vệ
3.1 Tính toán phụ tải lạnh theo phương pháp Carrier
3.1.1 Lý thuyết về phương pháp Carrier
Năng suất lạnh Q0 của máy làm lạnh chính là phụ tải lạnh Q0 trong không gian cần điều hòa và của gió tươi lấy từ bên ngoài. Theo tài liệu [2, trang 122] thì phương pháp tính tải lạnh Carrier chỉ khác phương pháp truyền thống ở cách xác định năng suất lạnh Q0 mùa hè và năng suất sưởi QS mùa đông bằng cách tính riêng tổng nhiệt hiện thừa Qht và nhiệt ẩn thừa Qât của mọi nguồn nhiệt tỏa ra và thẩm thấu tác động vào phòng điều hòa:
Q0 = Qt = ∑ 𝑄ℎ𝑡+ ∑ 𝑄â𝑡 (3.1) Nguồn nhiệt tổn thất do bức xạ Qt , bao che Q2 , và nhiệt tỏa Q3 chỉ có nhiệt hiện. Riêng nhiệt tỏa do người Q4, gió tươi QN và gió rò lọt Q5 gồm hai thành phần hiện và ẩn.
Theo tài liệu [2, trang 123] thì các phương pháp lập sơ đồ điều hòa mùa hè, mùa đông cũng như các sơ đồ thẳng, tuần hoàn 1 cấp, 2 cấp và phun ẩm bổ sung trong gian máy đều giống như phương pháp truyền thống. khác biệt duy nhất là tất cả tiến hành trên đồ thị t – d (đồ ẩm) của không khí theo Carrier.
Đối với việc tính toán phụ tải lạnh cho công trình này thì chúng ta sẽ tính phụ tải cho hai mùa trong năm là mùa mưa và mùa khô. Trong mỗi mùa đó thì chúng ta chỉ tính chi tiết nhiệt hiện bức xạ qua kính Q11 theo các tháng trong năm. Nhưng vì mùa khô và mùa mưa ở thành phố Hồ Chí Minh thì cũng không khác nhau bao nhiêu, do đó ta có thể bỏ qua mùa mưa, mà chỉ cần tính toán phụ tải cho mùa khô thì mùa mưa sẽ luôn thỏa mãn.
Vì đối với phương pháp Carrier này thì trong các Q thành phần thì chỉ có Q11 biến thiên theo thời gian, nó phụ thuộc vào bức xạ mặt trời qua kính vào phòng R,W/m2, tuy
SVTH: NGUYỄN HUỲNH BẢO CHÂU Trang 17 nhiệt hiện bức xạ qua trần (mái) Q21 có phụ thuộc vào R nhưng không biến thiên đáng kể nên chúng ta có thể tra bảng kết quả Rnằm ngang sau khi phân tích và xác định được tháng, ngày, giờ mà có lượng Rmax. Hình 2.1 thể hiện các thành phần nhiệt tác động vào không gian cần điều hòa.
Hình 3.1. Các thành phần nhiệt tác động vào không gian điều hòa
Dùng phần mềm TRACE 700 để kiểm tra kết quả tính tay và nhận xét chọn phương pháp tính tải cho hệ thống.
Sau khi tính và chọn được tổng phụ tải lạnh cho hệ thống thì tiếp tục dùng TRACE 700 để phân tích năng lượng (theo hình thức tham khảo) và kết hợp với Excel để vẽ đồ thị phụ tải lạnh phân bố theo các giờ trong ngày cho hệ thống.
3.1.2 Nhiệt hiện bức xạ qua kính Q11
Q11 = nt.Q’11 (3.2)
Q’11 = F.RT.𝜀c. 𝜀ds. 𝜀mm. 𝜀kh. 𝜀m. 𝜀r ,W (3.3) Trong đó:
nt – hệ số tác dụng tức thời. Cách xác định như sau:
Do tòa nhà hoạt động 24/24, tường xây bằng gạch + vữa trét hai lớp nên theo [2, bảng 4.11, trang 143] chọn 𝜌s = 1800kg/m3, trần nhà và sàn nhà là bê tong cốt thép nên 𝜌s = 2400kg/m3, kính cửa sổ có 𝜌s = 2500kg/m3
gs là mật độ (khối lượng riêng) diện tích trung bình, kg/m2 của toàn bộ kết cấu bao che vách, trần, sàn. Giá trị gs xác định như sau:
SVTH: NGUYỄN HUỲNH BẢO CHÂU Trang 18 Với:
G’ – khối lượng tường có mặt ngoài tiếp xúc với bức xạ mặt trời và của sàn nằm trên mặt đất, kg
G’’ – khối lượng tường có mặt ngoài không tiếp xúc với bức xạ mặt trời và của sàn không nằm trên mặt đất, kg
FS – diện tích sàn,m2.
Lấy ngẫu nhiên số liệu của một phòng tầng 5: Phòng Diện tích phòng cần điều hòa, m2 Diện tích kính cửa sổ, m2 Diện tích mặt bị hắt nắng, m2 501 26,9 4 11,1
Suy ra diện tích nền là 26,9m2 ; diện tích trần nhà là 26,9m2; diện tích mặt tường bị hắt nắng là 11,1 – 4 = 7,1m2, diện tích 3 mặt xung quanh còn lại là tường không bị hắt nắng có diện tích là 49,5m2 , và phần vách ngăn trong phòng có diện tích 15,6m2. Được biết tường dày 200mm, trần và sàn dày 300mm, vách ngăn dày 100mm, kính dày 6mm. Vậy ta có:
gs = (G’ + 0,5G’’)/SN =[7,1.0,2.1800 + 4.0,006.2500 + 0,5(26,9.2.0,3.2400 + 49,5.0,2.1800 + 15,6.0,1.1800)]/26,9 = 1200kg/m2 > 700 kg/m2.
Tra tài liệu [2, bảng 4.6, trang 134] ứng với gs > 700kg/m2 tìm được giá trị nt qua từng giờ.
- Q’11 – lượng nhiệt bức xạ tức thời qua kính vào phòng, W.
- F – diện tích bề mặt kính cửa sổ có khung thép, m2, nếu là khung gỗ lấy bằng 0,85F - RT – nhiệt bức xạ mặt trời qua cửa kính vào trong phòng, W/m2.
Công trình khách sạn Tân Sơn Nhất ở TP.Hồ Chí Minh nên vĩ độ Bắc là 100 Bắc. - 𝜀c – hệ số ảnh hưởng của độ cao so với mặt nước biển, tính theo công thức:
𝜀c = 1 + 𝐻
1000 .0,023
Công trình ở trung tâm TP.Hồ Chí Minh có độ cao so với mặt nước biển từ 5-10m, chọn giá trị 7m để tính toán.
Ví dụ: hệ số ảnh hưởng của độ cao so với mặt nước biển của tầng 13 là:
𝜀c = 1 + 7+13.3
1000 .0,023= 1,001058 nên chọn 𝜀c = 1
- 𝜀ds – hệ số kể đến sự chênh lệch giữa nhiệt độ đọng sương của không khí quan sát so với nhiệt độ đọng sương của không khí trên mặt nước biển là 200C, xác định theo công thức:
𝜀ds = 1 – (𝑡−20) 10 .0,13
SVTH: NGUYỄN HUỲNH BẢO CHÂU Trang 19 => 𝜀ds = 1 – (29,3−20)
10 .0,13 = 1 – 0,052= 0,8791
- 𝜀mm – hê số ảnh hưởng của mây mù, khi trời không mây 𝜀mm = 1, khi trời có mây
𝜀mm = 0,85.
Công trình được xem là trời không mây mù nên chọn 𝜀mm = 1.
- 𝜀kh – hê số ảnh hưởng của khung, khung gổ lấy 𝜀kh = 1, khung kim loại lấy
𝜀kh = 1/0,85 = 1,17.
Công trình sử dụng khung kim loại nên chọn 𝜀kh = 1,17.
- 𝜀m – hệ số kính, phụ thuộc màu sắc và kiểu loại kính khác với kính cơ bản. Kính cơ bản là loại kính trong suốt, dày 3 mm, có hệ số hấp thụ 𝛼 = 6%, hệ số phản xạ 𝜌 = 8% ứng với góc tới của tia phản xạ là 300.Công trình dùng kính trong, phẳng, dày 6mm có 𝜀m=0,94.
- 𝜀r – hệ số mặt trời, kể đến ảnh hưởng của kính cơ bản khi có màn che bên trong kính, khi không có màn che bên trong thì 𝜀r = 1.
Nếu khác kính cơ bản và có rèm (màn) che bên trong, nhiệt bức xạ mặt trời vẫn được tính theo công thức (3.3) nhưng 𝜀r = 1, 𝜀m = 1 và RT được thay bằng nhiệt bức xạ vào phòng khác kính cơ bản RK: Q’11 = F.RK.𝜀c. 𝜀ds. 𝜀mm. 𝜀kh. 𝜀m. 𝜀r , W (3.4) Với: RK = [0,4𝛼k + 𝜏k(𝛼m + 𝜏m + 𝜌k. 𝜌m + 0,4 𝛼k. 𝛼m)].RN = = [0,4.0,15 + 0,77(0,37 + 0,12 + 0,08.0,51 + 0,4.0,15.0,37)]. RN = 0,48581.RN = (0,48581.RT).0,88-1 = 0,55206.RT ,W/m2. Với RN = 𝑅𝑇
0,88- bức xạ mặt trời đến bên ngoài kính, W/m2.
Với 𝛼k, 𝜏k, 𝜌k, 𝛼m, 𝜏m, 𝜌m – hệ số hấp thụ, xuyên qua, phản xạ của kính và màn che.
Tra tài liệu [2, bảng 4.3 và bảng 4.4, trang 131 và 132], ta được với kính loại trong, phẳng, dày 6mm thì 𝛼k, 𝜌k, 𝜏k, lần lượt là 0,15; 0,08 ; 0,77 và với màn che cửa chớp màu nhạt thì 𝛼m, 𝜌m , 𝜏m lần lượt là 0,37 ; 0,51 ; 0,12 .
Vậy ứng với các điều kiện cụ thể của công trình khách sạn Tân Sơn Nhất ta có công thức:
Có Q’11 ta tính được Q11 bằng công thức (3.2)
SVTH: NGUYỄN HUỲNH BẢO CHÂU Trang 20 Ta dùng phần mềm excel để tính toán Q11 cho phòng 501 như sau:
SVTH: NGUYỄN HUỲNH BẢO CHÂU Trang 21
Bảng 3.1 Thống kê nhiệt hiện bức xạ qua kính Q11max của mỗi phòng tầng 5
Phòng Hướng cửa sổ Diện tích cửa sổ, m2 Tháng Giờ Q11max,W
501,503,505-517 Nam 4 12 12 550,91 519 Nam 8 12 12 1101,82 521 Tây 8 3&9 16 1438,49 523,525,527-533 Tây 4 3&9 16 719,25 502,504 Bắc 8 6 16 600,11 506 Bắc + Đông Bắc 8 6 8 809,72 508,510 Đông 8 3&9 8 1415,66
Do cấu trúc và chức năng các tầng từ tầng 5-13 là như nhau nên kết quả trên cũng là kết quả của các tầng còn lại (tầng 6-13).
SVTH: NGUYỄN HUỲNH BẢO CHÂU Trang 22 KHO P.K THU? T TRUC TANG SANH PHUC VU KHO P. 52 1 P. 501 P. 52 3 P. 52 5 P. 52 7 P. 52 9 P. 53 1 P. 53 3 P. 51 0 P. 50 8 P. 504 P. 503 P. 505 P. 507 P. 509 P. 511 P. 513 P. 515 P. 517 P. 519 P. 502 P. 506 Hình 3.2 M ặt b ằn g t ầng 5
SVTH: NGUYỄN HUỲNH BẢO CHÂU Trang 23
3.1.3 Nhiệt hiện truyền qua mái bằng bức xạ và do Δt: Q21
Theo tài liệu [2, trang 138] thì mái bằng của phòng điều hòa có ba dạng:
a. Phòng điều hòa nằm giữa các tầng trong một tòa nhà điều hòa, nghĩa là bên trong là phòng điều hòa khi đó ∆t = 0 và Q21 = 0.
b. Phía trên phòng điều hòa đang tính toán là phòng không điều hòa, khi đó lấy k ở [2, bảng 4.15, trang 145] và ∆t = 0,5(tN - tT).
c. Trường hợp trần mái có bức xạ mặt trời, đối với tòa nhà nhiều tầng, đây là mái bắng tầng thượng thì lượng nhiệt truyền vào phòng gồm hai thành phần, do ảnh hưởng của bức xạ mặt trời và do sự chênh lệch nhiệt độ giữa không khí trong nhà và ngoài nhà. Do khu vực khách sạn của công trình nằm giữa các tầng trong một tòa nhà điều hòa nên
∆t = 0 và Q21 = 0.
3.1.4 Nhiệt hiện truyền qua vách Q22
Theo tài liệu [2, trang 142] thì nhiệt truyền qua vách Q22 cũng gồm hai thành phần:
Do chênh lệch giữa nhiệt độ ngoài trời và trong nhà ∆t = tN – tT , 0C
Do bức xạ mặt trời vào tường, ví dụ hướng đông, tây, … tuy nhiên phần nhiệt này được coi bằng không khi tính toán.
Ở đây tạm định nghĩa: Vách là toàn bộ bao che tường, của ra vào, của sổ,…Tường là bao che xây bằng gạch, vữa, ximăng, bê tông nặng,…
Q22 = Q22t + Q22c + Q22k ,W
a. Nhiệt hiện truyền qua tường Q22t
Q22t = kt.Ft. ∆t ,W (3.5)
kt – hệ số truyền nhiệt của tường,W/m2K, xác định bằng biểu thức: kt = 1 1 𝛼𝑁+2.𝛿1𝜆1 +𝛿2𝜆2+ 1 𝛼𝑇 = 1 1 20+2.0,010,93 +0,180,81+101 = 2,54 với :
𝛼𝑁 = 20W/m2K – hệ số tỏa nhiệt phía ngoài tường khi tiếp xúc trực tiếp.
𝛼𝑇 = 10W/m2K – hệ số tỏa nhiệt phía trong nhà.
𝛿𝑖 – độ dày vật liệu lớp thứ i của cấu trúc tường, m.
Từ số liệu của công trình ở chương 2 ta có 𝛿1 = 0,01m, 𝛿2 = 0,18m
𝜆𝑖 – hệ số dẫn nhiệt lớp vật liệu thứ i của cấu trúc tường, W/mK.
Tra tài liệu [2, bảng 4.11, trang 143] với 𝛿1 và 𝛿2ta được 𝜆1 = 0,93W/mK và
𝜆2 = 0,81W/mK.
Ft – diện tích tường bao che, m2.
Δt chênh lệch nhiệt độ trong và ngoài nhà tN – tT, K Δt = 34,6 – 26 = 8,6 K
SVTH: NGUYỄN HUỲNH BẢO CHÂU Trang 24
Bảng 3.2 Thống kê Q22t của các phòng
Phòng Diện tích tường bao che, m2 Q22t,W
501,503,505-517 8 174,75
519,521 28 611,63
523,525,527-533 8 174,75
502,504-510 16 349,5
b. Nhiệt hiện truyền qua cửa ra vào Q22c
Q22c = kc.Fc. ∆t ,W (3.6)
Trong đó:
Fc – diện tích cửa, m2.
kc – hệ số truyền nhiệt qua cửa, W/m2K.
Δt – chênh lệch nhiệt độ trong và ngoài cửa tN – tT, K
Vì hành lang của công trình cũng được bố trí máy lạnh nên ta coi như Δt = 0 Vậy Q22c = 0
c. Nhiệt hiện truyền qua kính cửa sổ Q22k
Q22k = kk.Fk. ∆t ,W (3.7)
Trong đó:
kk – hệ số truyền nhiệt qua kính,W/m2K.
Theo tài liệu [2, bảng 4.13, trang 144] với kính 1 lớp ta có kk = 5,89 W/m2K.
Fk – diện tích kính cửa sổ, m2.
Δt - chênh lệch nhiệt độ trong và ngoài cửa sổ tN – tT, K Δt = 34,6 – 26 = 8,6 K Từ công thức (3.7) ta có Q22k = 5,89.Ft.8,6 =50,654.Ft Bảng 3.3 Thống kê Q22k của các phòng Phòng Diện tích cửa sổ, m2 Q22k,W 501,503,505-517 4 202,62 519,521 8 405,23 523,525,527-533 4 202,62 502,504-510 8 405,23
3.1.5 Nhiệt hiện truyền qua nền Q23
Q23 = k.FN. ∆t, W (3.8)
Trong đó:
k – hệ số truyền nhiệt qua sàn hoặc qua nền, W/m2K.
SN – diện tích sàn (nền), m2.
SVTH: NGUYỄN HUỲNH BẢO CHÂU Trang 25 Ở đây cũng sảy ra ba trường hợp tương tự :
Sàn đặt ngay trên mặt đất: lấy k của sàn bê tông dày 300mm, ∆t = tN – tT.
Sàn đặt trên tầng hầm hoặc phòng không điều hòa: lấy ∆t = 0,5(tN – tT ) nghĩa là tầng hầm hoặc phòng không điều hòa có nhiệt độ bằng nhiệt độ trung bình giữa bên ngoài và bên trong.
Sàn giữa hai phòng điều hòa: Q23 = 0.
Do khu vực khách sạn của công trình nằm giữa các tầng trong một tòa nhà điều hòa nên ∆t = 0 và Q23 = 0.
3.1.6 Nhiệt hiện tỏa do đèn chiếu sáng Q31
Có hai loại đén dùng cho chiếu sáng là đèn dây tóc và đèn huỳnh quang.
Với đèn dây tóc: Q =∑ 𝑁, W
Với đèn huỳnh quang: Q = ∑ 1,25. 𝑁 , W
Nhưng do ở công trình khách sạn Tân Sơn Nhất chưa xác định rõ được tổng công suất đèn nên có thể chọn giá trị định hướng theo tiêu chuẩn theo tài liệu [2, trang 146] là 10 W/m2 sàn.
Nhiệt tỏa ra do đèn chiếu sáng cũng gồm hai thành phần: bức xạ và đối lưu. Phần bức xạ cũng bị kết cấu bao che hấp thụ nên nhiệt tác động lên tải lạnh cũng nhỏ hơn trị số tính toán được:
Q31 = nt .nd.Q (3.9)
Trong đó:
nt – hệ số tác dụng tức thời của đèn chiếu sáng.
Tra [2, bảng 4.8, trang 136] với thời gian sử dụng đèn là 12 giờ nên nt = 0,26
nd – hệ số tác dụng đồng thời, chỉ dùng cho các tòa nhà và các công trình điều hòa không khí lớn, các công trình khác nd = 1.
Ta chọn nd = 0,4 vì cho khách sạn, Q – tổng nhiệt tỏa ra do chiếu sáng, W. Từ công thức (3.9) suy ra:
Q31 = nt .nd.Q = 0,26.0,4.10.FN = 1,04.FN ,W Trong đó:
FN – diện tích sàn của không gian cần điều hòa
Bảng 3.4 Thống kê Q31 của các phòng
Phòng Diện tích sàn cần điều hòa, m2 Q31,W
501,503,505-517 25 26
519,521 60 62,4
523,525,527-533 25 26
SVTH: NGUYỄN HUỲNH BẢO CHÂU Trang 26
3.1.7 Nhiệt hiện tỏa ra do máy móc Q32
Nhiệt hiện tỏa ra do máy và dụng cụ điện như Tivi, DVD, Amply, máy vi tính, máy sấy tóc, bàn là, lò vi sóng, tủ lạnh, …trong gia đình hoặc văn phòng là các loại không dùng động cơ điện thì có thể tính như nguồn nhiệt tỏa của đèn sáng:
Q32 = ∑ 𝑁𝑖 , W
Với: Ni – công suất điện ghi trên dụng cụ,W
Do trong mỗi phòng của khách sạn Tân Sơn Nhất đều có trang bị 1 tủ lạnh mini (N khoảng 75W) và 1 tivi (N khoảng 50W), nhưng chỉ có tủ lạnh là hoạt động thường xuyên nên chọn nhiệt hiện tỏa ra do máy móc cho mỗi phòng là Q32 = 100W.
3.1.8 Nhiệt hiện và nhiệt ẩn do người tỏa ra Q4
a. Nhiệt hiện do người tỏa vào phòng chủ yếu bằng đối lưu và bức xạ,
được xác định theo biểu thức:
Q4h = nđ.nt.n.qh , W (3.10)
Trong đó:
n – số người ở trong phòng điều hòa.
Đối với công trình khách sạn nói chung, trong mỗi phòng thường có 1 đến 2 người, cũng có những trường hợp cá biệt lên đến 3 hay 4 người, nhưng rất ít khi xảy ra, phổ biến nhất là 2 người. Nên ta chọn n = 2 để tính toán.
nđ - hệ số tác dụng không đồng thời. Đối với khách sạn chọn nđ = 0,9
nt - hệ số tác dụng tức thời của nhiệt chiếu sang và nhiệt hiện của người.