- Nắm được các kiến thức cơ sở về điều hịa khơng khí và hệ thống ĐHKK.
c. Khái niệm về nhiệt thừa và tải lạnh cần thiết của cơng trình
* Khái niệm về nhiệt thừa:
Nhiệt thừa là tổng các nguồn nhiệt phát sinh trong khơng gian cần điều hịa mà hệ thống điều hịa khơng khí đĩ cần thiết giải phĩng ra bên ngồi để đảm bảo các thơng số của khơng khí trong khơng gian cần điều hịa luơn ổn định trong vùng giới hạn yêu cầu.
Về các yếu tố phát sinh lượng nhiệt thừa trong khơng gian cần điều hịa, về nguồn gốc xuất phát ta cĩ thể phân thành 2 nhĩm như sau:
- Nhiệt thừa xuất phát từ bên trong khơng gian cần điều hịa + Nhiệt thừa phát ra từ cơ thể con người
+ Nhiệt thừa phát ra từ các loại đèn chiếu sang
+ Nhiệt thừa phát ra từ động cơ điện và các loại dụng cụ điện khác + Nhiệt thừa phát ra từ các dụng cụ trong nhà bếp
+ Nhiệt thừa phát ra từ các ống và thùng chứa mơi chất nĩng
- Nhiệt thừa do sự xâm nhập các nguồn nhiệt bên ngồi vào bên trong khơng gian cần điều hịa.
+ Nhiệt thừa do tác động của các tia bức xạ mặt trời
+ Nhiệt thừa do sự chênh lệch nhiệt độ giữa khơng khí bên ngồi và bên trong khơng gian cần điều hịa.
+ Nhiệt thừa do tác động của sự rị rỉ
+ Nhiệt thừa do khơng khí đi qua quạt và ống dẫn
Ngồi ra, nhiệt thừa cịn cĩ thể chia ra làm 2 loại là nhiệt hiện thừa và nhiệt ẩn thừa.
Khi tính tốn nhiệt thừa cần chú ý đến tính khơng đồng thời của các thành phần nhiệt thừa. Vì thực tế các thành phần này khơng phải lúc nào cũng xuất hiện đồng thời, hay một số thành phần lại hồn tồn phụ thuộc vào điều kiện mơi trường xung quanh, do đĩ khơng nên tính nhiệt thừa theo cách cộng gồm tất
cả các thành phần hay tính trong điều kiện khí hậu khắc nghiệt nhất. Mà bài tốn tính nhiệt thừa chính là bài tốn kinh tế, nĩ phụ thuộc nhiều vào kinh nghiệm và sự hiểu biết của người thiết kế.
* Khái niệm tải lạnh:
Kỹ thuật điều hịa khơng khí là kỹ thuật khống chế các thơng số của khơng khí trong khơng gian cần điều hịa nằm ở trong vùng giới hạn cho phép. Tùy theo đặc điểm cụ thể của mơi trường xung quanh và yêu cầu của hệ thống điều hịa khơng khí đang khảo sát mà sẽ cĩ hay khơng các bộ phận gia nhiệt, hâm nĩng khơng khí. Tuy nhiên hầu như tất cả các hệ thống điều hịa khơng khí nĩi chung đều cĩ cụm thiết bị máy lạnh.
Ta gọi phụ tải lạnh của hệ thống điều hịa khơng khí đĩ cũng chính là phụ tải lạnh của hệ thống máy lạnh, sao cho nĩ cĩ khả năng khử được các lượng nhiệt thừa phát sinh trong khơng gian cần điều hịa, nhằm duy trì khơng khí trong khơng gian đĩ luơn ổn định ở mức nhiệt độ và độ ẩm yêu cầu. Cần chú ý, về mặt trị số, phụ tải lạnh của hệ thống điều hịa khơng khí khơng phải là lượng nhiệt thừa phát sinh trong các khơng gian cần điều hịa đang khảo sát, nĩi chung phụ tải lạnh phải luơn luơn lớn hơn khả năng phát nhiệt tính tốn của các khơng gian đang khảo sát.
Bài tốn xác định phụ tải lạnh dựa trên cơ sở cộng tồn bộ các thành phần nhiệt thừa nhưng như vậy sẽ làm phí phạm về cơng suất lắp đặt, gia tăng chi phí đầu tư, phí vận hành chưa kể cịn cĩ thể gặp một số vấn đề khĩ khăn khi hệ thống làm việc ở điều kiện thực. Như vậy bài tốn xác định phụ tải lạnh rõ ràng là bài tốn khơng đơn giản, cần phải hiểu rõ các chi tiết đặc thù của hệ thống và cũng cần phải cĩ đủ kinh nghiệm thực tế mới cĩ thể hồn thành một cách hợp lý.
4.2.2 Bài tập về tính tốn tải lạnh đơn giản
Hình 3.11 mơ tả sơ đồ nguyên lý của một hệ thống điều hịa khơng khí loại đơn giản nhất và hình 3.12 trình bày các quá trình cơ bản trên đồ thị t-d. Trong hệ thống này ta thấy khơng khí ngồi trời ở trạng thái N được cho đi qua dàn lạnh của hệ thống máy lạnh và đi ra khỏi dàn lạnh ở trạng thái L. Khơng khí ở trạng thái L được hút vào quạt và khi ra khỏi quạt trạng thái của nĩ là Q, ta thấy nhiệt độ ở trạng thái Q hơi lớn hơn nhiệt độ ở trạng thái L do một phần năng lượng cấp cho quạt đã biến thành nhiệt. Khi đi qua ống dẫn, trạng thái khơng khí cũng biến từ Q thành D, ta gọi D là trạng thái khơng khí sau khi đi qua ống dẫn hay trạng thái khơng khí đi vào khơng gian cần điều hịa, ở đây ta cũng thấy nhiệt độ của trạng thái D cũng lớn hơn nhiệt độ ở trạng thái Q. Lưu ý quá trình từ L - D và từ D - Q là quá trình cĩ độ chứa hơi d = const, như vậy trong quá trình này chỉ cĩ thành nhiệt hiện của khơng khí biến đổi mà thơi.
Hình 4.11 Sơ đồ nguyên lý của một hệ thống điều hịa khơng khí loại đơn giản 1– Dàn lạnh; 2 – Quạt; 3 - Ống dẫn khơng khí; 4 – Khơng gian cần điều hịa
Hình 4.12 Các quá trình cơ bản trên đồ thị t-d của sơ đồ hình 3.11
Trong ví dụ nêu trên, khơng khí đi vào hệ thống hồn tồn là khí tươi ở ngồi trời. Ở đây ta cĩ một số các kí hiệu như sau:
IN : enthanpy của khơng khí ở ngồi trời
IL : enthanpy của khơng khí sau khi ra khỏi dàn lạnh IQ : enthanpy của khơng khí sau khi đi qua quạt
ID : enthanpy của khơng khí sau khi đi qua ống dẫn khơng khí IP : enthanpy của khơng khí trong khơng gian cần điều hịa m: lưu lượng khối lượng khơng khí đi qua quạt
Ta cĩ:
- Phụ tải lạnh của hệ thống máy lạnh:
Q = m. (IN – IL) [3-12] - Nhiệt lượng mà khơng khí bị hấp thụ khi đi qua quạt
Q1 = m. (IQ – IL) [3-13]
- Nhiệt lượng mà khơng khí bị hấp thụ khi đi qua ống dẫn khơng khí Q2 = m. (ID – IQ) [3-14]
- Lượng nhiệt hiện mà khơng khí cần hấp thụ để duy trì ổn định trạng thái khơng khí trong khơng gian cần điều hịa, hay nĩi cách khác đây chính là lượng nhiệt thừa phát sinh trong khơng gian cần điều hịa mà ta cần phải giải phĩng:
Q3 = m. (I0 – ID) [3-15]
- Lượng nhiệt ẩn mà khơng khí cần hấp thụ hay nhiệt lượng ẩn phát sinh trong khơng gian cần điều hịa mà ta phải giải phĩng:
Q4 = m. (IP – I0) [3-16]
- Nhiệt lượng mà khơng khí tươi cần phải nhả ra để biến đổi từ trạng thái ngồi trời thành trạng thái trong khơng gian cần điều hịa:
Q5 = m. (IN – IP) [3-17] Như vậy ta cĩ thể viết:
Q = Q1 + Q2 + Q3 + Q4 + Q5 [3-18]
Từ biểu thức trên ta thấy rõ ràng: về mặt nguyên tắc thì phụ tải lạnh Q của hệ thống lạnh hồn tồn khơng phải là nhiệt thừa Q3 + Q4 của khơng gian cần điều hịa. Tuy nhiên, về mặt trị số tổng nhiệt thừa Q3 + Q4 chiếm tỉ lệ lớn và việc xác định cụ thể các loại nhiệt thừa này là nhiệm vụ hết sức quan trọng, đây chính là nội dung cơ bản mà ta cần phải tiến hành khi xác định phụ tải lạnh của hệ thống điều hịa khơng khí.
4.2.3 Các hệ thống ĐHKK