3.2.2.1. Nhiệt truyền qua mái do bức xạ và do chênh lệch nhiệt độ Q21.
Mái bằng của phòng điều hòa có 3 dạng:
+Trường hợp 1: Phòng điều hòa nằm giữa các tầng trong tòa nhà điều hòa khi đó t = 0,Q21 = 0.
+ Trường hợp 2: Phía trên phòng điều hòa đang tính toán là phòng không điều hòa khi đó t0.5(tN tT), k lấy theo bảng 4.15. [1, tr 170].
+ Trường hợp 3: 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.
Đối với tòa nhà này thì xảy ra cả 3 trường hợp trên, từ tầng 1 đến 13 thì thuộc trường hợp 1, một phần của tầng 14 sẽ phải tính toán theo trường hợp 2 (vì một phần không gian ở tầng áp mái không được điều hòa), còn nhà ăn nhân viên ở tầng áp mái phải tính theo trường hợp 3.
Tính cho nhà ăn nhân viên ở tầng áp mái theo trường hợp 3.
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 = k.F.∆tđ , (W) Trong đó:
F: Diện tích trần, có: F=172,5 (m2)
∆tđ: Hiệu nhiệt độ tương đương. Xác định theo biểu thức: ∆tđ = (tN-tT) + N N s R . (3.2.1)
tN: Nhiệt độ không khí ngoài trời, tN = 33,70C
tT: Nhiệt độ không khí bên trong không gian điều hòa, tT = 25 0C
εs : Hệ số hấp thụ bức xạ mặt trời. Trần của khu vực này được đổ bằng bê tông sơn trắng nên tra bảng 4.10.[1, tr 164], εs=0,42.
αN: Hệ số tỏa nhiệt phía ngoài không khí, αN = 20 (W/m2K) RN: Bức xạ mặt trời đến bên ngoài mặt kính, RN =
88 , 0
T
R
Với RT: Bức xạ mặt trời qua kính vào trong không gian điều hòa, RT = 517 RN = 587,5 88 , 0 517 Vậy theo (3.2.1) có: ∆tđ = (33,7 – 25) + 20 5 , 587 . 42 , 0 = 21,03
k: Hệ số truyền nhiệt qua mái, phụ thuộc vào kết cấu xây dựng của mái. 1- Lớp sơn cách ẩm. 2- Lớp cách nhiệt. 3- Lớp vữa. 4- Lớp bê tông 250mm. 5- Không khí. 6- Trần giả thạch cao 12 mm. 1 5 3 6 4 2
Tra bảng 4.9.[1, tr 163] ta có k = 1,42W/m2 oC
Thay các thông số tìm được vào biểu thức (3.2) ta có: Q21 = 1,42 . 172,5 . 21,03 = 5151,30 (W)
Tính cho phòng 14-01 theo trường hợp 2
Tính toán cho trường hợp này tương tự như trường hợp trên chỉ khác một số chi tiết sau:
∆tđ = 0,5.(tN-tT) = 0,5. (33,7 – 25) = 4,35 K = 2,15 W/m2, tra theo bảng 4.15.[1, tr 170]. FA = 26 m2
Thay các thông số vào biểu thức (3.2) ta có
Q21= 2,15 . 26 . 4,35 = 243,17 (W) Kết quả tính toán được thống kê trong bảng 3.3 phụ lục1
3.2.2.2. Nhiệt truyền qua vách, Q22.
Nhiệt truyền qua vách Q22 bao gồm 2 thành phần: (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
- 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 = ki.Fi.∆t = Q22t + Q22c + Q22k , (W) Trong đó:
ki: Hệ số truyền nhiệt tương ứng của tường, cửa, kính, W/m2K. Fi: Diện tích tường, cửa, kính tương ứng, m2
a. Nhiệt truyền qua tường, Q22t.
Do kết cấu của công trình nên một số vách của một số không gian sẽ chịu 2 thành phần nhiệt :
+ Do bức xạ mặt trời vào tường (ta coi lượng nhiệt do bức xạ này bằng không).
Nhiệt truyền qua vách được tính theo biểu thức:
Q22 = Q22 kiFit = Q22t + Q22c + Q22k , W. Khi tường tiếp xúc với không gian đệm ( hành lang )
Q’22t = k.F.0,7.t , W. Khi tường tiếp xúc trực tiếp với không khí ngoài trời
Q’’22t = k.F. t , W. Khi tường tiếp xúc với không gian có điều hòa
Q22t = 0. Trong đó :
k - hệ số truyền nhiệt của tường, cửa.. F - diện tích tường, cửa…
t
- hiệu nhiệt độ trong phòng và phía ngoài. Hệ số truyền nhiệt qua tường được xác định:
km = T i i N 1 1 1 , W/m2k. N
20 w/m2k - hệ số tỏa nhiệt phía ngoài tường khi tiếp xúc trực tiếp với không khí bên ngoài.
T
= 10 w/m2k - hệ số tỏa nhiệt phía trong nhà và khi tường tiếp xúc với không gian đệm.
i
- độ dày của lớp vật liệu thứ i.
i
Hình 3.3. Hình vẽ kết cấu của tường
Bảng 3.6. Thông số vật liệu xây tường
Vật liệu Bề dày ( mm) Hệ số dẫn nhiệt w/mk
2 lớp vữa xi măng 20 0,93
Lớp gạch xây nhiều lỗ 200 0,52
Ta có 2 hệ số truyền nhiệt: (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
+ k1 - hệ số truyền nhiệt của tường do chênh lệch nhiệt độ trong phòng và ngoài trời, w/m2k. K1 = 10 1 52 , 0 2 , 0 93 , 0 01 , 0 2 20 1 1 = 1,79 (W/m2k).
+ k2 - hệ số truyền nhiệt do sự chênh lệch nhiệt độ trong phòng và không gian đệm, W/m2k. K2 = 10 1 52 , 0 2 , 0 93 , 0 01 , 0 2 10 1 1 = 1,64 (w/m2k).
+ k3 – Hệ số truyền nhiệt qua tường tính cho tầng hầm.
K3 = 1,64 10 1 52 , 0 2 , 0 93 , 0 01 , 0 2 10 1 1
Tính cho phòng 10-01 :
+ Diện tích tường tiếp xúc với không khí bên ngoài F’= 37,8 m2. + Diện tích tường tiếp xúc với không gian đệm F’’= 10,8 m2.
+ Độ chênh lệch nhiệt độ trong nhà và ngoài trời: t= 33,7-25= 8,70C. + Độ chênh lệch nhiệt độ trong nhà và hành lang đệm: t' = 28- 25= 30C.
Q’22t= 1,79. 37,8. 8,7 = 514,6 (W) Q’’22t = 1,64. 10,8. 0,7. 3 = 31,15 (W). Q22t = 514,6 + 31,15 = 545,75 (W)
Các tầng khác tính tương tự và cho kết quả trong bảng 3.4 phụ lục 1.
b. Nhiệt truyền qua cửa, Q22C.
Tất cả các phòng từ tầng 3 đến tầng 14 và một số phòng chức năng các tầng dưới có 1 cửa ra vào được làm bằng gỗ dầy 40 mm rộng 900 mm, cao 2200 mm. Cửa thiết kế theo kiểu bản lề dạng tấm, hướng cửa mở vào trong phòng.
Nhiệt truyền qua cửa ra vào được tính:
Q22c = k.F.t, W. F- diện tích cửa, m2.
k- hệ số truyền nhiệt qua cửa, w/m2k. Với k được tính: k = 2 1 1 1 1 c , W/m2k.
+ 1 = 10 w/m2k- hệ số tỏa nhiệt trong phòng.
+ 2- hệ số tỏa nhiệt ngoài phòng. Chọn 2= 20 w/m2k. + - hệ số dẫn nhiệt của gỗ, kính. Tra bảng 1.3 [1, tr 4]. + c- bề dày của cửa, m.
Kgỗ = 2,23 (w/m2k).Tra bảng 4.12 [1, tr 169]. Đối với cửa làm bằng kính: Tra bảng 4.13 [1, tr 169].
Kk = 5,89 (w/m2).
t
Tính cho phòng 10-01: có cửa ra vào là cửa gỗ: F= 2,2m2, t= 30C. Q22c501 = 2,2. 2,23. 3 = 14,72 (W).
Các tầng khác tính tương tự và cho kết quả trong bảng 3.5 phụ lục 1.
c. Nhiệt truyền qua cửa sổ, Q22k.
Cửa sổ đồng thời là cửa ra ngoài phía ban công của các phòng, đều được làm bằng kính trắng, một lớp dầy 6 mm, cửa sổ:
Q22cs = k.Fk.t , W.
K - hệ số truyền nhiệt của kính, tra bảng 4.13 [1, tr 169] có k = 5,89 w/m2k. Fk - diện tích cửa kính, m2.
t
- hiệu nhiệt độ trong và ngoài phòng. t= 33,7 – 25 = 8,70C. Tính cho phòng 10-01: có tổng diện tích kính là Fk = 7,65 m2.
Q22cs = 5,89. 7,65. 8,7 = 392.01 (W).
Các phòng còn lại được tính và tổng hợp trên bảng 3.6 phụ lục 1.
3.2.2.3. Nhiệt truyền qua sàn, Q23. (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Các tầng từ tầng lửng đến tầng áp mái có sàn nằm trong không gian được điều hòa do đó hiệu nhiệt độ tbên trong và bên ngoài bằng không nên sàn của các tầng này không phải tính đến, nền của các tầng từ tầng hầm 1 đến tầng lửng (có lớp bê tông dầy 150 mm, lớp vữa dầy 25 mm và phía trên có lát gạch vinyl dầy 3mm) vẫn có một số phòng có sàn là phía dưới không có điều hòa.
Các sàn mà phía dưới không phải là không gian điều hòa thì được tính theo công thức :
Q23 = k. F. t, W
K - hệ số truyền nhiệt qua sàn, w/m2k, tra bảng 4.15 [1, tr 170]. F - diện tích sàn, m2.
t
- hiệu nhiệt độ bên trong và bên ngoài, t = 0,5(tng – tt) = 4,350C. Tính cho phòng Vip 1 ở tầng hầm : F = 18 m2, k = 2,78 W/m2k:
Q23VIP 1 = 2,78 . 18 . 4,35 = 217,67 (W) Kết quả tính toán đước thống kê ở bảng 3.7 phụ lục 1.
3.2.3. Nhiệt tỏa ra do máy móc thiết bị trong phòng Q3. 3.2.3.1. Nhiệt tỏa ra do đèn chiếu sáng Q31.
Nhiệt hiện tỏa ra do đèn chiếu sáng được xác định theo biểu thức sau: Q31= nt.nđ.Q , W
Trong đó:
Q: Tổng nhiệt tỏa ra do chiếu sang. Q = ∑1,25.N (đối với đèn huỳnh quang). Q = ∑N (đối với đèn dây tóc).
Trong trường hợp chưa biết tổng công suất đèn có thể chọn: Q = F.qđ
qđ: Tiêu chuẩn chiếu sáng trên 1m2 sàn, theo [1, tr 171] chọn qđ = 12 W/m2. F:Diện tích của sàn phòng, m2.
nt: Hệ số tác dụng tức thời của đèn chiếu sáng.
Với số giờ hoạt động của đèn là 10h/ngày và gs =1186 tra bảng 4.8.[1, tr 158] ta có:
nt = 0,87
nđ: Hệ số tác dụng đồng thời của đèn chiếu sáng, theo [1, tr 172],ta chọn nđ=0.5
Tính ví dụ cho phòng 10-01của tòa nhà
- Diện tích của sàn phòng, F = 26 (m2) - Tổng công suất đèn có thể chọn
Q = qđ.F= 12x26 = 312 (W) Vậy nhiệt hiện tỏa ra do đèn chiếu sáng của phòng
Q31= 0,87x0,5x312= 131.04 (W)
3.2.3.1. Nhiệt tỏa ra do máy móc Q32.
Nhiệt tỏa ra do máy móc như: máy vi tính, máy Fax, tivi, radio, bàn là. Trong phòng cần điều hòa. Đây là các loại máy không dùng động cơ điện. Nhiệt toả ra tính như sau:
Q32a = Ni , W
Ni – công suất điện ghi trên dụng cụ , W
Trong trường hợp máy móc và thiết bị dùng động cơ điện như: quạt gió trong hệ thống ống gió, máy in, máy photocopy, ….thì nhiệt toả ra do máy móc được tính như sau:
+ Nếu động cơ điện và máy đều nằm trong phòng điều hòa với công suất định mức N (W) và hiệu suất động cơ lúc đầy tải. Nhiệt toả ra: theo công thức (4- 16), [1, tr 172].
Q32b = N / , W
+ Nếu động cơ điện nằm ngoài phòng điều hòa còn máy móc được dẫn động nằm bên trong phòng điều hòa thì nhiệt toả ra trong phòng chính là công suất định mức, theo công thức (4-17), [1, tr 172].
Q32b = N , W (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
+ Nếu động cơ điện nằm bên trong phòng điều hòa còn máy móc được dẫn động nằm bên ngoài phòng điều hòa thì nhiệt toả ra trong phòng, theo công thức (4- 18), [1, tr 172]. Q32b = N N.1 N , W - hiệu suất . Tra bảng 4.16, [1, tr 173].
+ Nếu như máy móc hoạt động không liên tục thì nhiệt toả ra lúc này sẽ bằng Q32 đã tính nhân với thời gian làm việc và chia cho tổng thời gian điều hồ trong ngày .
Dòng nhiệt được tính trong các công thức trên được tính cho các thiết bị hoạt động liên tục, nếu hoạt động không liên tục thì dòng nhiệt có thể lấy bằng Q32 đã tính ở trên nhân với thời gian làm việc của thiết bị và chia cho tổng thời gian điều hòa trong ngày.
Thời gian điều hòa trong ngày là 10 giờ. Thời gian máy tính hoạt động là 10 giờ, máy photocopy, máy in trung bình làm việc 1h, bình nước nóng lạnh trung bình làm việc 4 giờ.
Trong tòa nhà thì máy móc thiết bị được bố trí có công suất như sau: + Máy vi tính công suất: 350 W.
+ Máy photo: 500W. + Máy in: 100W.
+ Bình nước nóng lạnh Alaska với công suất nóng là 430W và công suất lạnh là 150W, từ công suất lạnh để biết được công suất điện ta phải chia cho hệ số COP là 1,5 vậy tổng công suất điện của bình nước nóng lạnh là: 430 + 150/1.5=530W.
Tính cho phòng 10-01: gồm 1 tivi 42’’ 100 W, 1 tủ lạnh 175W, bình nước
nóng lạnh 530 W và 1 laptop 60W:
Q3210-01 = 100 + 175 + 530 + 60 = 865 (W)
Các tầng khác tính tương tự và cho kết quả trong bảng 3.9 phụ lục1.
3.2.4. Nhiệt hiện và ẩn do người tỏa ra Q4.3.2.4.1. Nhiệt hiện do người tỏa ra Q4h. 3.2.4.1. Nhiệt hiện do người tỏa ra Q4h.
Nhiệt hiện do người tỏa ra chủ yếu là do đối lưu và bức xạ được tính theo công thức:
Q4h = n. qh , (W). n - số người trong phòng điều hòa.
Qh - nhiệt hiện tỏa ra từ một người, tra bảng 4.18 [1, tr 175] có qh = 70 w/người.
Đây là công trình khách sạn lớn và phải kể đến sự hấp thụ của kết cấu bao che, do đó phải tính đến hệ số tác động tức thời nt tra theo bảng 4.8 [1, tr 158] và hệ
số tác dụng không đồng thời nđ ( 0,8 0,9 ), chọn nđ = 0,9. Vậy Q4h được tính như sau:
Q4h = n. nt. nđ. qh , W
Tính cho phòng 10-01: là phòng ngủ đơn nên có 2 người n = 2. nt = 0,87. Q4h
10-01
= 2. 0,87. 0,9.70 = 99,5 (W)
Các tầng khác tính tương tự và cho kết quả trong bảng 3.10 phụ lục1.
3.2.4.2. Nhiệt ẩn do người tỏa ra Q4â
Nhiệt ẩn tỏa ra do sự đổ mồ hôi và bay hơi của người trong phòng, được tính: Q4â = n. qâ ,(W).
qâ - nhiệt ẩn do một người tỏa ra, được xác định theo bảng 4.18[1, tr 175] ta có qâ = 60 W/người.
Tính cho phòng 10-01:
Phòng có 2 người trong phòng nên n = 2
Q4â = 2. 60 = 130(W)
Các tầng khác tính toán tương tự và cho kết quả trong bảng 3.10 phụ lục1.
3.2.5. Nhiệt hiện và ẩn do gió tươi mang vào, QN. 3.2.5.1. Nhiệt hiện do gió tươi mang vào, QhN. 3.2.5.1. Nhiệt hiện do gió tươi mang vào, QhN. (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Không gian điều hòa là không gian kín nên để đảm bảo lượng oxy cung cấp cho con người trong phòng ta phải cung cấp gió tươi vào. Gió tươi được lấy ngoài trời có trạng thái ngoài trời N với entanpy INg, nhiệt độ tNg và dung ẩm dNg lớn hơn không khí trong nhà do đó khi đưa vào phòng gió tươi sẽ tỏa một lượng nhiệt hiện QhNg và nhiệt ẩn QâNg:
QhN = 1,2. n. l. (tNg – tT), W n - số người làm việc trong phòng điều hòa.
l - lượng không khí tươi cần cho một người trong 1giây, l/s, lấy theo giá trị định hướng bảng 4.19 [1, tr 176] chọn l = 7,5 l/s = 27m3/h.
Tính cho phòng 10-01 : (n=2 người)
3.2.5.2. Nhiệt ẩn do gió tươi mang vào, QâN.
Nhiệt ẩn do gió tươi mang vào:
QâN = 3.n.l.(dN’ - dT), W Theo giản đồ t-d ta có:
- Độ chứa hơi trong dT = 13g/kg với thông số trong nhà là nhiệt độ 250C, độ ẩm tương đối 65%.
- Độ chứa hơi ngoài dN’ = 25,5g/kg với thông số ngoài nhà là nhiệt độ 33,70C