thông gió.
Có thể thiết kế đường ống gió dựa theo 3 phương pháp chủ yếu sau: - Phương pháp giảm dần tốc độ: là phương pháp đơn giản nhất, tuy nhiên người thiết kế cần có kinh nghiệm thực tế. Để thực hiện được phương pháp này người thiết kế có thể chủ động lựa chọn tốc độ gió ở từng đoạn ống từ miệng thổi của quạt đến đường ống chính, các ống nhánh cho tới miệng thổi khuếch tán vào phòng.
- Phương pháp ma sát đồng đều: là chọn tổn thất áp suất ma sát trên 1 mét ống cho tất cả các đoạn ống đều bằng nhau để tiến hành tính toán thiết kế đường ống gió.
- Phương pháp phục hồi áp suất tĩnh: nội dung chính của phương pháp này là xác định kích thước ống dẫn sao cho tổn thất áp suất trên đoạn đó đúng bằng độ gia tăng áp suất tĩnh do sự giảm tốc độ chuyển động của không khí sau mỗi nhánh rẽ sử dụng để thiết kế đường ống gió đi, không dùng để thiết kế ống hồi và phạm vi sử dụng ít.
Phương pháp ma sát đồng đều ưu việt hơn hẳn phương pháp giảm dần tốc độ vì nó không cần phải cân bằng đối với các hệ thống đường ống đối xứng. Nếu hệ thống không đối xứng, có các nhánh ngắn và nhánh dài thì nhánh ngắn nhất cần phải có van đóng bớt để hạn chế lưu lượng.
Qua phân tích trên ta chọn phương pháp ma sát đồng đều để thiêt kế hệ thống ống gió cho công trình là phù hợp nhất.
3.2. Tính toán nhiệt tải công trình điều hòa không khí. 3.2.1. Tính tổn thất nhiệt do bức xạ mặt trời qua kính Q1.
Nhiệt hiện do bức xạ mặt trời qua kính vào phòng: Q1 = nt.Q’1 [1, tr 143] Trong đó:
- nt: Hệ số tác động tức thời, tra bảng 4.6-4.7 [1, tr 156], nt = f(gs) với gs 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 s F G G,0,5 ,, , (kg/m2)
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.
- Q’1: nhiệt bức xạ tức thời lớn nhất qua kính vào phòng . Xác định Q’1:
Q’1 = F.R.c.đs.mm.kh.m.r, W, [1, tr 143] Trong đó:
c
- hệ số ảnh hưởng của độ cao so với mặt nước biển
c
= 1 + 1000
H
.0,023
H - độ cao so với mực nước biển. Công trình có 17 tầng cao 65m và nằm cao hơn mực nước biển 5m. Vậy H = 65 + 5= 70 m.
c = 1 + 1000 70 .0,023 = 1,002 ds
- hệ số kể đến ảnh hưởng của độ chênh lệch nhiệt độ đọng sương của không khí quan sát so với nhiệt độ đọng sương của không khí trên mặt nước biển là 200C, nhiệt độ đọng sương tháng nóng nhất là ts = 290C. Xác định theo công thức:
13 , 0 . 10 20 1 s ds t = .0,13 10 20 29 1 0,883 mm
- hệ số ảnh hưởng của mây mù, khi trời không mây mm = 1.
kh
- hệ số ảnh hưởng của khung kim loại kh = 1,17.
m
- hệ số kính phụ thuộc màu sắc. Kính được sử dụng là kính Carolex màu xanh, dày 6mm nên m= 0,57.
r (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
- hệ số mặt trời ảnh hưởng.
Do kính khác kính cơ bản và có rèm che bên trong nên có r= 1 và RT được thay bằng nhiệt bức xạ vào phòng khác kính cơ bản RK:
Q’11 = F.RK . c. ds. kh. m.mm Với: RK = [0.4K K(mm km +0,4km))]Rn Rn = 88 , 0 T R . Trong đó:
Rn: bức xạ mặt trời đến bên ngoài mặt kính;
RT: bức xạ mặt trời qua kính vào không gian không điều hòa theo bảng 4.1 [1, tr 144];
Với vị trí địa lý Nha Trang vĩ độ 100, dựa vào bảng 4.1.[1, tr 145-151] ta có RTmax theo thời gian như sau:
Bảng 3.1: Nhiệt bức xạ qua kính lớn nhất của các hướng.
Hướng Đông Tây Nam Bắc Tây Bắc Đông Bắc
Giờ 8 16 12 8+16 16 8
RTmax (W/m2) 517 517 378 158 483 483
αk, τk, ρk, αm, τm, ρm: hệ số hấp thụ, xuyên qua, phản xạ của kính và màn che, được cho trong bảng4.3 và 4.4 [1, tr 153].
Bảng 3.2: Các thông số của kính.
Loại kính αK k K m
Kính Carollex, màu xanh, dầy 6mm 0.75 0.05 0.2 0.57
Bảng 3.3: Các thông số của màn che.
Loại màn αm m m r
Màn che màu sáng 0.37 0.51 0.12 0.56
Nhiệt thừa do các tia bức xạ mặt trời được xem là thành phần khá quan trọng trong số các thành phần có nguồn gốc từ bên ngoài xâm nhập vào không gian cần điều hòa đặc biệt với những công trình có diện tích sử dụng kính lớn. Nhưng bức xạ măt trời tác động vào không gian cần điều hòa là liên tục thay đổi theo các thời điểm trong ngày và theo các tháng trong năm.
Khi tính toán nhiệt thừa do các tia bức xạ xâm nhập vào không gian cần điều hòa, đối với những phòng chỉ có một hướng kính nhận bực xạ mặt trời thì ta chỉ cần lấy thời điểm có bức xạ lớn nhất theo hướng đó để tính toán. Nhưng đối với những phòng có 2 hướng kính trở lên ta cần lập bảng so sánh để xác định được thời điểm mà phòng nhận lượng bức xạ mặt trời lớn nhất để tính toán chính xác lượng nhiệt thừa do các tia bức xạ xâm nhập vào phòng.
Ngoài ra, đối với những công trình có 2 hướng kính trở lên ngoài việc phải xác định nhiệt thừa do bức xạ mặt trời lớn nhất vào từng phòng của công trình để tính phụ tải, ta cần phải xác định được lượng nhiệt thừa do bức xạ lớn nhất vào toàn bộ công trình để xác định phụ tải lạnh cho cả công trình, lượng nhiệt bức xạ lớn nhất này không phải bằng tổng nhiệt bức xạ cực đại của tất cả các phòng cộng lại mà ta cần phải lập bảng so sánh lượng nhiệt bức xạ xâm nhập vào công trình theo các hướng khác nhau và tại các thời điểm khác nhau để xác định được lượng nhiệt bức xạ mặt trời lớn nhất tránh gây lãng phí trong quá trình chọn thiết bị và vận hành hệ thống.
Tính bức xạ nhiệt cho từng phòng riêng biệt: Ví dụ tính cho các phòng của tầng 10: Bảng 3.4: Thông số diện tích kính tầng 10. Tầng Tên phòng Số lượng Diện tích (m2) Diện tích kính m2 Đông Nam Tây Bắc Đông
Bắc Tây Bắc 10 10-01 1 26 2.85 4.8 10-02 1 27 4.8 10-03 1 27 4.8 10-04 1 27 4.8 10-05 1 27 4.8 10-06 1 27 3.3 10-07 1 30 6.8 10-08 1 31 4.8 10-09 1 27 4.8 10-10 1 27 4.8 10-11 1 26 4.8 10-12 1 25 4.8 10-13 1 20 2.85
Diện tích của các tầng còn lại được trình bày chi tiết trong bảng 3.1 Phụ lục 1.
Tính cho phòng 10-01:
Phòng 10-01 có hai hướng kính là hướng Đông và hướng Đông Bắc, vì vậy để xác định được nhiệt thừa do bức xạ mặt trời, ta lập cần lập bảng tính lượng nhiệt do bức xạ mặt trời tại các thời điểm khác nhau trong ngày và giữa các tháng khác nhau trong năm để xác định chính xác lượng nhiệt bức xạ lớn nhất vào phòng.
Công thức tính toán chung:
Đặt a = c.ds.kh.m.mm = 1,002x0,883x1,17x0,57x1 = 1. Xác định RK: RK = [0.4K K(m m km +0,4km)]Rn Với: Rn = 88 , 0 T R .
- Theo hướng Đông: RT = 517 W/m2 nên Rn = 587.5 88 , 0 517 RK = [0.4x0.75+0.2x(0.37+0.12+0.05x0.51+0.4x0.75x0.37)]587.5 = 250 - Theo hướng Đông Bắc: RT = 483 W/m2 nên Rn = 549
88 , 0 483 . RK =[0.4x0.75+0.2x(0.37+0.12+0.05x0.51+0.4x0.75x0.37)]549 = 236 Xác định hệ số tức thời nt: - Diện tích sàn của phòng là: Fs10-01 = 26 m2
- Tường bao dày 225 mm có khối lượng : 360 kg/m2. (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
- Sàn bê tông dày 150 mm, trên có trát xi măng 15mm có khối lượng : 410 kg/m2
Khối lượng tường có mặt ngoài tiếp xúc trực tiếp với bức xạ mặt trời và của sàn nằm trên mặt đất:
G’=V.ρ=360x[((4.7x3.6)-2.85)+((5.8x3.6)-4.8)] = 10854 (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’’ = [360x((9.2x3.6)+(5.2x3.6))+410x2x26] = 39982.4(Kg). Vậy nên: gs = 1186 26 4 . 39982 . 5 , 0 10854 (kg/m2 sàn). ≥ 700. Dựa vào bảng 4.6 [1, tr 156], ta sẽ biết được hệ số tác động tức thời nt.
Do nhiệt bức xạ mặt trời qua kính vào trong phòng theo các hướng có giá trị trong các tháng khác nhau, nên ta lập bảng so sánh để xác định tháng có nhiệt bức xạ lớn nhất.
Bảng 3.5: Bức xạ mặt trời theo 2 hướng khác nhau vào phòng 10-01. Giờ Đông Đông Bắc nt FK RK Q11 Q11 RK FK nt 6 0.39 2.85 250 278 532 236 4.8 0.47 7 0.56 2.85 250 399 657 236 4.8 0.58 8 0.62 2.85 250 442 612 236 4.8 0.54 9 0.59 2.85 250 420 476 236 4.8 0.42 10 0.49 2.85 250 349 306 236 4.8 0.27 11 0.33 2.85 250 235 238 236 4.8 0.21 12 0.23 2.85 250 164 227 236 4.8 0.2 13 0.21 2.85 250 150 215 236 4.8 0.19 14 0.2 2.85 250 143 204 236 4.8 0.18 15 0.18 2.85 250 128 193 236 4.8 0.17 16 0.17 2.85 250 121 181 236 4.8 0.16 17 0.15 2.85 250 107 159 236 4.8 0.14
Dựa vào bảng 3.5 ta có thể thấy nhiệt bức xạ lớn nhất vào phòng 10-01 là vào thời điểm 6h hàng ngày theo hướng Đông Bắc Q11 = 657 (W). Các phòng còn lại có cấu trúc giống phòng 10-01 thì ta cũng lấy thời điểm này để tính toán. Chi tiết nhiệt bức xạ được thể hiện trong bảng 3.2 phụ lục 1.
Tính cho phòng 10-02:
Phòng 10-02 có 1 cửa kính với diện tích 4.8 m2 nhìn theo hướng Bắc. Ta có: Q11 = nt.FK.RK.c.ds.kh.m.mm
Trong đó: - nt = 0.88. - FK = 4.8 m2.
- Theo hướng Bắc: RT = 158 W/m2 nên Rn = 179.55 88
, 0 158
RK = [0.4x0.75+0.2x(0.37+0.12+0.05x0.51+0.4x0.75x0.37)]549 = 77 Vậy: Q11 = 0.88x4.8x77x1,002x0,883x1,17x0,94x1 = 326 (W)
Các phòng còn lại có cấu trúc giống phòng 10-02 thì ta cũng lấy thời điểm này để tính toán.
Tính cho phòng 10-08:
Phòng 10-08 có 1 cửa kính với diện tích 4.8 m2 nhìn theo hướng Tây Bắc. Ta có: Q11 = nt.FK.RK.c.ds.kh.m.mm
Trong đó:
- nt = 0.61 (lúc 17h). - FK = 4.8 m2
-
Theo hướng Tây Bắc: RT = 483 W/m2 nên Rn = 549 88 , 0 483 RK = [0.4x0.75+0.2x(0.37+0.12+0.05x0.51+0.4x0.75x0.37)]549 = 236 Vậy: Q11 = 0.61x4.8x236x1,002x0,883x1,17x0,94x1 = 691 (W)
Các phòng còn lại có cấu trúc giống phòng 10-08 thì ta cũng lấy thời điểm này để tính toán.
Tính cho phòng 10-09 :
Phòng 10-09 có 1 cửa kính với diện tích 4.8 m2 nhìn theo hướng Nam. Ta có: Q11 = nt.FK.RK.c.ds.kh.m.mm
Trong đó:
- nt = 0.67 (lúc 13h). - FK = 4.8 m2
-Theo hướng Nam: RT = 378 W/m2 nên Rn = 429.55 88 , 0 378 RK = [0.4x0.75+0.2x(0.37+0.12+0.05x0.51+0.4x0.75x0.37)]429.55 = 184.7 Vậy: Q11 = 0.67x4.8x184.7x1,002x0,883x1,17x0,94x1 = 594 (W)
Các phòng còn lại có cấu trúc giống phòng 10-09 thì ta cũng lấy thời điểm này để tính toán.
Tính cho phòng 10-13 :
Phòng 10-13 có 1 cửa kính với diện tích 2.85 m2 nhìn theo hướng Đông. Ta có: Q11 = nt.FK.RK.c.ds.kh.m.mm
Trong đó: (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
- nt = 0.62 (lúc 13h). - FK = 2.85 m2
- Theo hướng Đông: RT = 517 W/m2 nên Rn = 587.5 88 , 0 517 RK = [0.4x0.75+0.2x(0.37+0.12+0.05x0.51+0.4x0.75x0.37)]587.5 = 252 Vậy: Q11 = 0.62x2.85x250x1,002x0,883x1,17x0,94x1 = 446.4 (W) Các phòng còn lại có cấu trúc giống phòng 10-09 thì ta cũng lấy thời điểm này để tính toán.
3.2.2. Nhiệt truyền qua kết cấu bao che.
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 (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
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:
- 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: