Y tế cao cấp
4.2. Lựa chọn thiết bị chính của hệ thống
4.2.1. Các phơng án lựa chọn thiết bị
Nh đã phân tích ở chơng 2, do công trình “ Trung tâm kỹ thuật y tế cao cấp” là một toà nhà nhiều tầng, nhiều không gian riêng biệt, cấu trúc phức tạp, khoảng không gian trong trần nhỏ (khoảng cách từ bụng dầm tới trần chỉ có 250mm) nên việc bố trí đờng ống gió là không thể thực hiện đợc. Hệ thống điều hoà không khí kiểu VRV mặc dù có khả năng bố trí khá linh hoạt song có vốn đầu t ban đầu rất lớn. Phơng án dùng các máy điều hoà cục bộ cũng đợc loại trừ do việc bố trí nhiều cục nóng bên ngoài sẽ làm mất mỹ quan của công trình, mặt khác chi phí đầu t ban đầu và chi phí vận hành tơng đối lớn. Từ các nhận xét trên ta thấy hệ thống điều hoà không khí sử dụng nớc làm chất tải lạnh là thích hợp hơn cả.
Do chất tải nhiệt là nớc nên đờng ống có kích thớc nhỏ, dễ dàng bố trí trong trần và đi vào các FCU đặt trong trần, vì vậy vừa đáp ứng đợc yêu cầu thẩm mỹ, vừa dễ gia công, lắp đặt. Tuy nhiên trong từng điều kiện cụ thể, nên xem xét kết hợp các phơng án điều hoà không khí để cho có hiệu quả cao nhất.
Hiện nay trong thực tế, các hệ thống điều hoà không khí sử dụng nớc làm chất tải lạnh xuất hiện khá phổ biến. Các hệ thống này thờng bố trí các FCU có thanh điện trở để sởi ấm vào mùa đông. Sử dụng các FCU có thanh điện trở có u điểm nổi bật là đáp ứng đợc các nhu cầu rất khác nhau của các phòng, phòng có nhiệt thừa lớn vẫn làm lạnh, phòng có nhiệt thiếu lớn vẫn sởi ấm tất nhiên với điều kiện chiller vẫn hoạt động. Tuy nhiên, các FCU có thanh điện trở cũng có những nhợc điểm rõ rệt. Do sử dụng các thanh điện trở tại nhiều vị trí trong toà nhà nên nguy cơ gây ra sự cố cháy nổ cao. Việc sử dụng dây điện trở làm tăng chi phí đầu t và tăng chi phí vận hành.
Từ bảng kết quả tính toán năng suất lạnh (mùa hè) và năng suất sởi (mùa đông) 4.1 và 4.2 cho thấy có 3 phòng chạy thận nhân tạo tại tầng 5 do có nhiệt toả cuả thiết bị lớn nên hầu nh cần phải đợc làm lạnh trong cả năm (kể cả mùa đông). Ngoài 3 phòng vừa nêu, hầu hết các phòng đều có nhu cầu sử dụng khá đồng đều, tức là đều có nhu cầu làm mát về mùa hè và sởi ấm về mùa đông. Nh vậy, nếu thực hiện đúng theo phơng án trên tức là chiller vẫn phải hoạt động liên tục để phục vụ riêng cho 3 phòng này. Rõ ràng việc làm này vừa tiêu tốn chi phí vận hành do vẫn phải cung cấp điện cho chiller và bơm đồng thời giảm tuổi thọ của thiết bị và không phát huy đợc u điểm của thiết bị (các FCU có thanh điện trở). Vì vậy, để giảm chi phỉ đầu t cũng nh chi phí vận hành, đồng thời giảm thời gian làm việc cho chiller, giảm bớt nguy cơ cháy nổ, ta xem xét phơng án sau đây:
Do nhu cầu sử dụng của các phòng (trừ 3 phòng chạy thận nhân tạo) khá đồng đều, do đó thay vì sởi ấm bằng các thanh đốt điện trở, ta sử dụng một thiết bị đun nớc nóng (boiler) cấp nớc nóng đến các FCU vào mùa đông. Do vẫn sử dụng hệ thống đờng ống nớc dùng cho mùa hè nên chi phí đầu t, chi phí vận hành rất thấp
đồng thời việc lắp đặt cũng hết sức đơn giản. Tất nhiên khi đó chỉ có thể sử dụng hoặc chiller hoặc boiler.
Với phơng án này, khi hầu hết các phòng cần sởi ấm, phải sử dụng boiler thì ở cả 3 phòng chạy thận nhân tạo không đợc làm lạnh. Vì vậy, tại các phòng này ta cần bố trí thiết bị điều hoà không khí độc lập. Để phù hợp với kiến trúc tổng thể của toà nhà, ta nên chọn các thiết bị điều hoà không khí kiểu âm trần và gió thổi lạnh vào không gian điều hoà qua các miệng thổi giống nh các FCU tại các phòng khác. Vì vậy, ta chọn máy điều hoà kiểu hai cục có dàn lạnh treo trong trần (split air conditioner concealed type). Việc lắp đặt các máy điều hoà không khí kiểu hai cục nếu không chú ý sẽ ảnh hởng tới độ thẩm mỹ của công trình. Tuy nhiên do các phòng này đợc lắp đặt tại tầng năm nên có thể bố trí dàn nóng trên sân thợng, vẫn đảm bảo đợc mỹ quan chung. Mặt khác, việc lắp đặt các máy loại này có ý nghĩa rất lớn trong việc giảm tải cho các chiller và tiết kiệm chi phí vận hành. Khi sử dụng các thiết bị điều hoà cục bộ này cho phép các phòng chạy thận nhân tạo có một chế độ điều hoà riêng biệt và đợc làm lạnh trong suốt cả năm.
4.2.2. Tính toán lựa chọn máy và thiết bị điều hoà không khí
4.2.2.1. Chọn các máy làm lạnh nớc (Water chiller)
Về cơ bản, máy làm lạnh nớc đợc chia làm 2 loại: giải nhiệt bình ngng bằng nớc (water cooled water chiller) và giải nhiệt giàn ngng bằng gió. (air cooled water chiller).
So với máy giải nhiệt bằng gió, máy lạnh giải nhiệt nớc có các u điểm là với cùng một kích thớc, máy giải nhiệt nớc cho năng suất lạnh lớn hơn nhiều so với máy lạnh giải nhiệt gió và năng suất lạnh rất ổn định, ít bị phụ thuộc vào điều kiện nhiệt độ không khí bên ngoài.
Tuy nhiên, nó có những nhợc điểm rất lớn mà máy lạnh giải nhiệt gió không mắc phải đó là:
-Vận hành, lắp đặt phức tạp do có thêm tháp giải nhiệt, bơm nớc giải nhiệt. - Phải thờng xuyên bảo dỡng, làm vệ sinh do có hiện tợng đóng cặn ở bình ng- ng làm ảnh hởng tới tuổi thọ của thiết bị.
- Tiêu tốn nớc làm mát.
- Độ ồn của hệ thống lớn (chủ yếu do quạt của tháp giải nhiệt gây ra).
- Có thải nhiều hơi nớc vào môi trờng trong khu vực đặt tháp giải nhiệt. Từ những nhợc điểm trên, do năng suất lạnh yêu cầu của toàn bộ hệ thống không quá lớn nên ta sử dụng máy sản xuất nớc lạnh giải nhiệt gió.
Hiện nay có rất nhiều hãng cung cấp sản phẩm điều hoà không khí tại Việt Nam, tuy nhiên hãng TRANE (Hoa Kỳ) là một trong những hàng đi đầu trong công nghệ sản xuất và lắp đặt máy nén xoắn đĩa cho các máy sản xuất nớc lạnh, đồng thời hãng đã có văn phòng đại diện, hệ thống dịch vụ tại Việt Nam. Vì vậy, chọn máy lạnh do hãng TRANE sản xuất.
Dựa vào năng suất lạnh yêu cầu của toàn bộ hệ thống ta chọn 3 máy sản xuất nớc lạnh CGAH050 của TRANE với các thông số nh sau:
- Năng suất lạnh (tại nhiệt độ không khí ngoài trời là: 40OC, nhiệt độ nớc ra: 5OC) là: 117,8 kW.
- Số lợng máy nén: 2.
- Số bớc điều chỉnh công suất: 4.
- Dòng điện có tải lớn nhất: 105A.
- Công suất điện tiêu thụ: 42,4kW.
- Dòng khởi động: 217A.
- Dòng điện hoạt động: 80A.
- Lu lợng nớc: 273 l/phút.
- Trở kháng thuỷ lực đờng nớc: 4 mH2O.
- Loại môi chất: HCFC-22.
- Lợng môi chất: 20,5kg.
- Điện áp: 3Ph/380V/50Hz.
Nh vậy tổng năng suất lạnh của thiết bị là: QO= 3* QOmáy= 3*117,8 = 353,4 Hệ số dự trữ công suất là: 353, 4 329,49 *100% 7,3% 329,49 − =
Đối với các công trình điều hoà không khí thì hệ số dự trữ công suất nh vậy là khá hợp lý.
4.2.2.2. Chọn giàn trao đổi nhiệt (FCU) tại các phòng
Để tiện cho việc mua sắm, bảo hành, bảo trì thiết bị ta chọn các giàn trao đổi nhiệt (FCU) của TRANE.
Nh đã nêu ở phần trên, các FCU đợc chọn phải thoả mãn các yêu cầu của cả mùa đông và mùa hè: có năng suất lạnh, năng suất sởi, năng suất gió lớn hơn hoặc bằng yêu cầu.
Ví dụ đối với phòng mổ một chọn 2 FCU 08 có:
-Năng suất lạnh thiết bị là: 16,48 kW, lớn hơn năng suất lạnh yêu cầu là 25,7%.
-Năng suất thiết bị là: 2714 (m3/h), lớn hơn năng suất gió yêu cầu là 154%. Các FCU bố trí tại các phòng đợc liệt kê chi tiết ở bảng “Lựa chọn thiết bị điều hoà không khí cho từng phòng”. Cần lu ý rằng để hạ giá thành các FCU này không có các phụ kiện đi kèm đồng bộ nh van, hộp gió, phin lọc. Các phụ kiện này sẽ đợc mua sắm trong nớc hoặc chế tạo, lắp đặt tại công trình trong quá trình thi công lắp đặt.
Hãng CIAT là hãng cung cấp các thiết bị Nhiệt Lạnh - Điều hoà không khí lớn. Và hiện nay trên thị trờng Việt Nam chỉ có thiết bị đun nóng nớc của CIAT do đó ta chọn thiết bị này của hãng CIAT.
Dựa vào công suất nhiệt yêu cầu của hệ thống ta chọn bình đun nớc nóng bằng điện ELECTROCIAT ký hiệu ECN – 35.
- Công suất nhiệt: 35 kW.
- Điện áp: 3 Ph/380V/50Hz.
- Trở kháng thuỷ lực của nớc qua thiết bị: 2ml H2O Nh vậy thiết bị đã chọn có:
- Năng suất nhiệt tổng:
QS= 2x QS máy= 2x 35= 70 (kW) - Hệ số dự trữ công suất:
70 - 61,15*100% 14, 47%
61,15 =
4.2.2.4. Chọn các thiết bị điều hoà không khí cho các phòng chạy thận nhân tạo ở tầng năm
Nh đã nói ở trên, để phù hợp với kiến trúc công trình và toàn bộ hệ thống, ta chọn máy điều hoà không khí kiểu 2 cục có dàn lạnh đặt âm trần, đồng thời để đồng bộ ta chọn thiết bị của TRANE có các sơri TTK042KD, TTA050CD (dàn nóng) và MCD048DB, MCD060DB (dàn lạnh).
Phòng 501 có:
- Năng suất lạnh yêu cầu lớn nhất: 9,56 kW.
- Năng suất gió yêu cầu lớn nhất: 1951.52m3/h. Ta chọn 1 máy TTK042KD/MCD048DB có:
- Năng suất lạnh: 12.3 kW.
- Năng suất gió là: 2386 m3/h. Vậy hệ số dự trữ công suất là:
12,3 9,56*100% 28,66% 9,56
− =
Các phòng còn lại tính tơng tự.
Toàn bộ thiết bị điều hoà không khí bố trí tại các phòng đợc nêu trong bảng 4.3: “Lựa chọn thiết bị điều hoà không khí cho từng phòng”.
Bảng 4.3: Lựa chọn thiết bị điều hoà không khí cho từng phòng TT Tên phòng Năng suất gió cần thiết (m3/h) Lợng gió tơi cần bổ xung (m3/h) Năng suất lạnh cần thiết (kW)
Thiết bị điều hoà không khí bố trí cho từng phòng
Hệ số dự trữ % Số lợng Năng suất gió (m3/h) Năng suất lạnh (kW) FCU 03 FCU
04 FCU06 FCU08 FCU10 FCU12
Tầng I 1 Phòng 101 1949,87 475,00 17,40 2 3392 19,08 9,66 2 Phòng 102 827,36 190,00 6,64 1 1357 8,24 24,10 3 Phòng 103 703,49 209,00 7,07 1 1357 8,24 16,55 4 Phòng 104 477,27 38,00 1,88 1 509 3,78 101,06 Tầng II 5 Phòng 201 542,78 133,00 4,54 1 678 5,87 29,30 6 Phòng 202 795,48 76,00 3,42 1 678 5,87 71,64 7 Phòng 203 424,81 95,00 3,35 1 509 3,78 12,84 8 Phòng 204 424,81 95,00 3,35 1 509 3,78 12,84 9 Phòng 205 400,11 95,00 3,28 1 509 3,78 15,24 10 Phòng 206 516,67 57,00 2,40 1 509 3,78 57,50 11 Phòng 207 493,81 57,00 2,35 1 509 3,78 60,85 12 Phòng 208 349,55 57,00 2,29 1 509 3,78 65,07 13 Phòng 209 694,38 152,00 5,41 1 678 5,87 8,50 14 Hành lang 2169,38 475,00 15,16 2 2 2374 19,3 27,31 15 Phòng 210 821,35 152,00 5,78 1 1018 6,27 8,48 16 Phòng 211 780,13 190,00 6,96 1 1357 8,24 18,39 17 Phòng 212 263,49 76,00 2,60 1 509 3,78 45,38 18 Phòng 213 423,88 76,00 2,93 1 509 3,78 29,01 Tầng III 19 Phòng mổ 1 1068,42 152,00 13,11 2 2714 16,48 25,71
20 Phòng mổ 2 1068,42 152,00 13,11 2 2714 16,48 25,71 21 Phòng mổ 3 1068,42 152,00 13,11 2 2714 16,48 25,71 22 Phòng mổ 4 1068,42 152,00 13,11 2 1018 16,48 25,71 23 Hành lang mổ 1-2 1123,68 95,00 3,98 2 1018 7,56 89,95 24 Hành lang mổ 3-4 1175,89 95,00 4,08 2 2036 7,56 85,29 25 Sành phòng mổ 1313,08 323,00 9,82 1 2036 11,93 21,49
26 Hành lang mổ-hậu phẫu 1077,89 152,00 5,00 2 1018 7,56 51,20
27 Phòng nghỉ-chờ 853,48 228,00 7,55 1 1357 8,24 9,14 28 Phòng Y tá-trực 308,76 76,00 2,59 1 509 3,78 45,95 29 Sảnh hậu phẫu 1840,55 475,00 14,16 1 1 2375 14,51 2,47 30 Phòng hậu phẫu 1 1319,50 304,00 10,61 2 2036 12,54 18,19 31 Phòng hậu phẫu 2 2479,89 570,00 19,91 2 6108 23,86 19,84 32 Phòng cấp cứu 1993,75 380,00 15,57 2 2714 16,48 5,84 Tầng V 33 Phòng 501 1951,52 171,00 9,56 1 máy TTK042KD/MCD048DB 2386 12,30 28,66 34 Phòng 502 6018,63 381,55 26,24 2 máy TTK050CD/MCD060DB 6800 35,20 34,14 35 Phòng 503 3694,22 247,00 16,40 1 máy TTK042KD/MCD048DB 4760 24,60 50,00 Tầng VI 36 Phòng 601 1388,48 97,71 4,73 1 1018 6,27 32,56 37 Phòng 602 1330,12 92,84 4,55 1 1018 6,27 37,80 38 Phòng 603 1330,12 92,84 4,55 1 1018 6,27 37,80 39 Phòng 604 1330,12 92,84 4,55 1 1018 6,27 37,80 40 Phòng 605 847,52 57,00 3,09 1 678 5,87 89,97 41 Phòng 606 725,52 57,00 2,84 1 509 3,78 33,10 42 Phòng 607 1330,12 92,84 4,55 1 678 5,87 29,01 43 Phòng 608 1580,12 114,00 5,95 1 1018 6,27 5,38 Tổng 19 6 10 15 2 3
Chơng 5
tính toán thiết kế đờng ống và lựa chọn các thiết bị phụ cho hệ thống
5.1. phơng án bố trí thiết bị của hệ thống
Máy sản xuất nớc lạnh giải nhiệt gió (Air cooled water chiller) cần đợc bố trí ở một nơi thông thoáng để bảo đảm năng suất gió giải nhiệt cho giàn ngng. Mặt khác, do công trình không có tầng hầm để bố trí thiết bị, việc giành một mặt bằng rộng để bố trí thiết bị là không thể thực hiện, cha xét tới ảnh hởng của các phòng lân cận do độ ồn rung khi vận hành. Vì vậy, giải pháp thích hợp nhất là bố trí thiết bị ( Water chiller và water boiler) của hệ thống trên sân thợng toà nhà.
Do bên trong toà nhà không có không gian thích hợp để bố trí đi đờng ống trục chính nên buộc phải bố trí đờng ống nớc thẳng đứng ở bên ngoài toà nhà. Để không ảnh hởng tới kiến trúc toà nhà, bố trí các đờng ống đứng đi trong hộp kỹ thuật tại góc vuông giao giữa hai trục D-D và 8-8. Các đờng ống cấp nớc lạnh đi vào các phòng cấp nớc lạnh cho các FCU, tuỳ theo cấu trúc cụ thể của từng tầng đợc bố trí trong bản vẽ thiết kế. Do mùa đông và mùa hè có chế độ nhiệt độ rất khác biệt nên có thể xảy ra hiện tợng biến dạng hệ thống đờng ống, vì vậy, tại vị trí đầu cấp và hồi của mỗi tầng ta bố trí một đoạn chữ U để bù biến dạng.
Để cấp không khí tơi vào các phòng, do cấu trúc của toà nhà bao gồm nhiều toà nhà riêng biệt đợc bố trí các FCU ngay trong trần nên ta sử dụng chính các không gian trần này hoà trộn. Không khí trong phòng đợc hút lên qua các cửa hồi có kích thớc và hình dáng giống nh các miệng thổi, hoà trộn với không khí ngoài đợc đi qua giàn lạnh, do đờng ống gió khá ngắn nên ta cấp gió ra miệng thổi nhờ các ống gió mềm φ 200. Do trần của công trình đợc lắp bằng các tấm thạch cao 600ì600 vì vậy, ta cũng dùng miếng thổi đứng có loa khuếch tán với kích thớc bao 600ì600 để cho tiện việc lắp đặt và tạo cảm giác liên tục của bề mặt trần.
Để đảm bảo cho môi trờng không khí chung ở toà nhà đợc trong sạch, cần có hệ thống hút thải các nhà vệ sinh. Với kiến trúc toà nhà có khá nhiều nhà vệ sinh không có tờng tiếp xúc trực tiếp với không khí nên việc bố trí các quạt hút không khí thải tại các nhà vệ sinh trở nên rất khó khăn. Đồng thời, việc đặt nhiều quạt hút thải và quạt cấp không khí tơi sẽ làm cho bề mặt ngoài của công trình trở nên gồ ghề, mất mỹ quan. Vì vậy, để giảm bớt các cửa thải đồng thời có thể hút thải tại các toilet không có tờng tiếp xúc trực tiếp với không khí bên ngoài, cần bố trí các quạt hút thải chung cho toàn bộ toà nhà.