Trong chương này trỡnh bày cỏc cơ sở lý thuyết tớnh tốn tốc độ chuyển động của khụng khớ dọc theo luồng, những nhõn tố ảnh hưởng đến cấu trỳc và tốc độ luồng. Trờn cơ sở đú tớnh tốn thiết kế và bố trớ cỏc miệng thổi, miệng hỳt sao cho tuần hồn giú trong phịng thuận lợi nhất, đỏp ứng cỏc tiờu chuẩn vệ sinh.
3.1.1. Cỏc dịng khơng khớ tham gia trao đổi trong phũng
Một trong những nhiệm vụ quan trọng của cỏc hệ thống điều hồ khơng khớ là thực hiện việc tuần hoàn và trao đổi khơng khớ trong phịng được nhiều nhất. Mục đớch của việc thơng giú và điều hịa khơng khớ là thay đổi khơngkhớ đó bị ụ nhiễm do nhiệt, ẩm, chất độc hại, bụi vv... ở trong phịng bằng khơng khớ đó qua xử lý. Sự trao đổi khơng khớ trong phịng được thực hiện nhờ quỏ trỡnh luõn chuyển, quỏtrỡnh đú được thực hiện dựa trờn nhiều cơ chế hỡnh thức và động lực khỏc nhau :
• Chuyển động đối lưu tự nhiờn:
Động lực tạo nờn chuyển động đối lưu tự nhiờn là dochờnh lệch mật độ của khơng khớ giữa cỏc vựng ở trong phũng. Sự khỏc biệt của mật độthường do chờnh lệch nhiệt độ và độ ẩm, trong đú chờnh lệch nhiệt độ là chủ yếu và thường gặp nhất, khi nhiệt độ chờnh lệch càng cao thỡ chuyển động đối lưu càng mạnh Cỏc phầntử khơng khớ núng và khơ do nhẹ hơn nờn bốc lờn cao và cỏc phần tử khơng khớ lạnh, ẩm nặng hơn nờn chỡm xuống phớa dưới. Lực gõy ra đối lưu tự nhiờn cú giỏ trị P = g.(ρ2-ρ1) = g.∆ρ (8-1)
Chuyển động đối lưu tự nhiờn tuy yếu, nhưng cũng rất quan trọng trong điều hồ khơng khớ, nú gúp phần làm đồng đều nhiệt độ trong phũng.
GIÁO TRèNH KỸ THUẬT LẠNH
Chuyển động đối lưu cưỡng bức là chuyển động do ngoại lực tạo nờn. Đối với khơng khớ là do quạt, nú đúng vai trị quyết định trong việc tuần hoàn và trao đổi khơng khớ trong phịng.
Khỏc với chuyển động đối lưu tự nhiờn, chuyển động đối lưu cưỡng bức cú cường độ lớn, cú thể định hướng theo ý muốn chủ quan của con người và cú thể thay đổi được nhờ thay đổi tốc độ quạt.
Vỡ thế, chuyển động đối lưu cưỡng bức là chuyển động quan trọng nhất, cú ảnh hưởng lớn nhất đến tuần hoàn và trao đổi khơng khớ trongphịng.
• Chuyển động khuyếch tỏn
Ngồi 2 chuyển động nờu trờn, khơng khớ trong phịng cịn tham gia một hỡnh thức chuyển động nữa gọi là chuyển động khuyếch tỏn. Chuyển động khuyếch tỏn là sự chuyển động của khơng khớ đứng n trong phịng vào một luồng khơng khớ đang chuyển chuyển động. Tốc độ trung bỡnh của luồng càng lớn thỡ sự chuyển động khuyếch tỏn càng mạnh.
Chuyển động khuyếch tỏn gõy ra là do sự chờnh lệch cột ỏp thuỷ tĩnh giữa cỏc phần tử khơng khớ chuyển động trong luồng và khơng khớ đứngn trong phũng. Cỏc phần tử khơng khớ trong phịng đứng n nờn cú cột ỏp thuỷ tĩnh cao hơn so với cỏc phần tử chuyển động, kết quả cỏc phần tử khơng khớ trong phịng sẽ bị cuốn vào luồng và trỡ thành một bộ phận của luồng.
Chuyển động khuyếch tỏn cú ý nghĩa lớn trong việc giảm tốc độ của dũng khơng khớ sau khi ra khỏi miệng thổi, làm đồng đều tốc độ khơng khớ trong phũng và gõy ra sự xỏo trộn cần thiết trờn tồn bộ khơng gian phịng và nhờ vậy mà việc trao đổi khơng khớ được đều hơn.
Để đỏnh giỏ mức độ hoàn hảo của việc trao đổi khơng khớ trong nhà người ta đưa ra hệ số đồng đều sau:
t, tV - Nhiệt độ khơng khớ ra vào phịng tL - Nhiệt độ khụng khớ tại vựng làm việc. Hệ số kE càng cao càng tốt
3.1.2. Cỏc hỡnh thức cấp giú và thải giú
GIÁO TRèNH KỸ THUẬT LẠNH
Xột một luồng khơng khớ được thổi ra từ một miệng thổi trịn cú đường kớnh do, tốc độ ở đầu ra miệng thổi là vo và được coi là phõn bố đều trờn toàn tiết diện miệng thổi ở đầu ra (x=0). Bỏ qua tỏc động của cỏc lực đẩy của khụng khớ trong phịng lờn luồng.
Càng ra xa miệng thổi động năng của dịng khơng khớ giảm nờn tốc độ trung bỡnh của dịng giảm dần. Mặt khỏc do ảnh hưởng của ma sỏt khơng khớ đứng n bờn ngồi nờn tốc độ luồng tại biờn bằng 0, cịn tốc độ tại vựng tõm luồng vẫn cũn duy trỡ được ở vo. Người ta nhận thấy trong đoạn đầu khi x < xd nào đú tốc độ tại tõm luồng luụn bằng vo. Profil tốc độ trờn tiết diện trong khoảng này cú dạng hỡnh thang với chiều cao bằng vo. Sỏt biờn luồng do ma sỏt nờn tốc độ giảm dần cho đến 0 ở sỏt biờn luồng.
Trong đoạn xd này càng đi ra xa phần lỏi của luồng (nơi tốc độ bằng vo) càng nhỏ dần cho đến vị trớ xd thỡ hết và profil tốc độ bắt đầu cú dạng tam giỏc với chiều cao vo.
Ngoài khoảng xd người ta gọi là đoạn chớnh của luồng tốc độ tại tõm vmax giảm dần.
Người ta nhận thấy cựng với việc giảm tốc độ, tiết diện của luồng cũng tăng lờn do chuyển động khuyếch tỏn. Điều này cú thể giải thớchnhư sau: theo định luật Becnuli cỏc phần tử khơng khớ trong luồng chuyển động nờn cú ỏp suất tĩnh nhỏ hơn cỏc phần tử đứng yờn bờn ngoài, kết quả là khơng khớ xung quanh trànvào luồng và tạo thành một bộ phận của luồng nờn tiết diện luồng tăng dần. Gúc nở của luồng gọi là gúc mộp khuyếch tỏn α.
Như vậy, luồng khơng khớ cú thể chia ra làm 02 vựng: phần lỏi (hoặc nhõn luồng) ở đú tốc độ chuyển động khụng đổi và bằng v = vo, , phần này chỉ nằm
GIÁO TRèNH KỸ THUẬT LẠNH
trong đoạn đầu xd; phần biờn luồng nơi tốc độ thay đổi theo tiết diện là phần quan trọng nhất của luồng.
Đú là phần chủ yếu của luồng. Trong đoạn xd lớp biờn chỉ chiếm một phần bờn ngoài luồng do bờn trong vẫn cịn phần lỏi. Ngồi đoạn xd biờn luồng chiếm toàn bộ tiết diện. Đoạn từ đầu ra miệng thổi đến khoảng cỏch xd trờn thực tế rất ngắn nú ớt ảnh hưởng tới sự luõn chuyển khụng khớ trong phịng. Đoạn ngồi khoảng xd gọi là phần chớnh của luồng và nú cú ảnh hưởng quyết định đến sự luõn chuyển khụng khớ trong phịng.
Việc nghiờn cứu phõn bố tốc độ của phần chớnh của luồng rất quan trong trong việc tớnh tốn tuần hồn khơng khớ trong phịng cũng như xỏc định tốc độ dũng khơng khớ trong vựng làm việc. Đú là cơ sở để tớnh tốn thiết kế và lắp đặt miệng thổi. Theo qui định về vệ sinh thỡ tốc độ giú trong vựng làm việc phải nhỏ hơnmột giỏ trị nào đú tuỳ thuộc nhiệt độ khơng khớ trong phịng (tham khảo bảng 2-2). Vỡ vậy phải tớnh tốn và lựa chọn miệng thổi giú sao cho đảm bảo yờu cầu nờu trờn.
Trờn đõy là hỡnh dỏng của luồng đối với miệng thổi trũn, trơn khơng cú cỏnh. Thực tế hỡnh dỏng của luồng đầu ra miệng thổi phụ thuộc rất nhiều vào kết cấu miệng thổi. Cỏc miệng thổi trịn thường cú cỏc cỏnh điều chỉnh hướng giú. Luồng khơng khớ qua cỏc miệng thổi thực tế sẽ khỏc nhiều.
Ngồi miệng thổi trịn ra người ta cũn sử dụng phổ biến cỏc loại miệng thổi vuụng, chữ nhật, miệng thổi dẹt, miệng thổi hỡnh dạng khỏc nữavới rất nhiều loại cỏnh hướng khỏc nhau. Vỡ vậy rất khú xỏc định chớnh xỏc cỏc thơng số của luồng trong những trường hợp này.
Người ta nhận thấy, cấu trỳc luồng ra khỏi cỏc miệngthổi vuụng, chữ nhật trong đoạn đầu tuy cú khỏc miệng thổi trũn, nhưng càng ra xa, càng biến dạng trở về thành luồng đối xứng giống luồng từ miệng thổi trịn. Vỡ vậy cú thể ỏp dụng cỏc cơng thức tớnh tốn miệng thổi trịn cho cỏctrường hợp này.
3.1.2. 2 Luồng khơng khớ từ một miệng thổi dẹt
Miệng thổi dẹt là miệng thổi cú tiết diện chữ nhật aoxbo trong đú cú một cạnh lớn hơn cạnh kia khỏ nhiều (ao/bo> 5)
Đối với miệng thổi dẹt người ta nhận thấy tiết diện luồng chỉ phỏt triển về phớa cạnh lớn của miệng thổi, cịn phớa cạnh cịn lại việc mở rộng tiết diện luồng là khơng đỏng kể, cú thể bỏ qua. Điều này cú thể giải thớch như sau, luồng khơng khớ ra khỏi miệng thổi dẹt cú dạng chữ nhật giống tiết diện miệng thổi, do phớa cạnh lớn tiếp xỳc nhiều với khơng khớ trong phịng nờn cú nhiều phần tử xung quanh
GIÁO TRèNH KỸ THUẬT LẠNH
khuyếch tỏn vào luồng theo hướng này vỡ vậy luồng nhanh chúng mở rộng theo hướng đú. Ngược lại, phớa cạnh nhỏ diện tiếp xỳc với khơng khớ xung quanh bộ nờn số lượng phần tử khơng khớ khuyếch tỏn vào luồng khơng đỏng kể. Vỡ vậy tiết diện luồng hầu như khụng tăng.
3.1.3 Cỏc kiểu miệng cấp và miệng hồi 3.1.3.1 Khỏi niệm và phõn loại
Miệng thổi và miệng hỳt cú rất nhiều dạng khỏc nhau. a) Theo hỡnh dạng
- Miệng thổi trũn;
- Miệng thổi chữ nhật, vuụng; - Miệng thổi dẹt.
b) Theo cỏch phõn phối giú - Miệng thổi khuyếch tỏn;
- Miệng thổi cú cỏnh điều chỉnh đơn và đụi; - Miệng thổi kiểu lỏ sỏch;
- Miệng thổi kiểu chắn mưa; - Miệng thổi cú cỏnh cố định; - Miệng thổi đục lổ;
- Miệng thổi kiểu lưới. c) Theo vị trớ lắp đặt - Miệng thổi gắn trần; - Miệng thổi gắn tường; - Miệng thổi đặt nền, sàn.
GIÁO TRèNH KỸ THUẬT LẠNH
d) Theo vật liệu
- Miệng thổi bằng thộp; - Miệng thổi nhụm đỳc; - Miệng thổi nhựa.
3.1.3.2. Yờu cầu của miệng thổi và miệng hỳt
- Cú kết cấu đẹp, hài hồ với trang trớ nội thất cơng trỡnh , dẽ dàng lắp đặt và thỏo dỡ
- Cấu tạo chắc chắn, khụng gõy tiếng ồn.
- Đảm bảo phõn phối giú đều trong khơng gian điều hồ và tốc độ trong vựng làm việc khụng vượt quỏ mức cho phộp.
- Trở lực cục bộ nhỏ nhất.
- Cú van diều chỉnh cho phộp dễ dàng điều chỉnh lưu lượng giú. Trong một số trường hợp miệng thổi cú thể điều chỉnh được hướng giú tới cỏc vị trớ cần thiết trong phũng.
- Kớch thước nhỏ gọn và nhẹ nhàng, được làm từ cỏc vật liệu đảm bảo bền đẹp và khụng rỉ
- Kết cấu dễ vệ sinh lau chựi khi cần thiết. 3.1.3.3 Cỏc loại miệng thổi thụng dụng
3.1.3.3.1 Miệng thổi kiểu khuyếch tỏn gắn trần (ceiling diffuser)
Miệng thổi kiểu khuyếch tỏn thường được sử dụng để lắp trờn trần giả của cỏc cơng trỡnh. Đõy là loại miệng thổi được sử dụng phổ biến nhất vỡ đơn giản và bền mặt đẹp, rất phự hợp với cỏc loại mặt bằng trần. Dịng khơng khớ khi đi qua miệng thổi sẽ được khuyếch tỏn rộng ra theo nhiều hướng khỏc nhau nờn tốc độ khụng khớ tại vựng làm việc nhanh chúng giảm xuống và luồng khơng khớ phõn bố đồng đều trong tồn bộ khơng gian. Nhờ vậy miệng thổi kiểu khuyếch tỏn thường được sử dụng nhiều trongcỏc cụng sở, phũng làm việc, phũng ngủ khi mà độ cao laphụng khỏ thấp. Thụng thường độ cao của trần khoảng từ 2800ữ3600mm, do đú khoảng khơng tự do để dịng khơngkhớ chuyển động và khuyếch tỏn trước khi đi vào vựng làm việc khỏ ngắn, chưa đến 2000mm, vỡ vậy địi hỏi sử dụng miệng thổi cú khả năng khuyếch tỏn rộng.
GIÁO TRèNH KỸ THUẬT LẠNH
Hỡnh 8.9. Miệng thổi kiểu khuyếch tỏn gắn trần (Ceiling diffuser)
Trờn hỡnh 8.9 là cấu tạo của miệng thổi kiểu khuyếch tỏn. Cỏc bộ phận chớnh gồm phần vỏ và phần cỏnh. Cỏc cỏnh nghiờng một gúc từ 30, 45và 60o, nhưng phổ biến nhất là loại nghiờng 45o. Bộ phận cỏnh cú thể thỏo rời để vệ sinh cũng như thuận tiện khi lắp miệng thổi.
Về cấu tạo bề mặt, miệng thổi khuyếch tỏn thường cú 2 loại: miệng thổi trịn và miệng thổi vng hoặc chữ nhật. Miệng thổi vuụng thường được sử dung do dễ chế tạo và phự hợp với cấu trỳc và mặt bằng trần.
Miệng thổi khuyếch tỏn thường cú dạng hỡnh vng, chữ nhật hoặc trũn. Lựa chọn kiểu nào là tuỳ thuộc vào cơng trỡnh cụ thể và sở thớch của khỏch hàng. Với hỡnh dạng như vậy nờn chỳng rất dễ lắp đặt lờn trần. Cú thể phối kết hợp với cỏc bộ đốn hỡnh thự khỏc nhau tạo nờn một mặt bằng trần đẹp. Cú thể tham khảo cỏc đặctớnh kỹ thuật của miệng thổi khuyếch tỏn ACD của hóng HT Air Grilles trờn bảng 8-2.
Hỡnh 8.10
Miệng thổi khuyếch tỏn cú thể cú 1, 2, 3 hoặc 4 hướng khuyếch tỏn (hỡnh 8.11), người thiết kế cú thể dễ dàng chọn loại tuỳ ý để bố trớ tại cỏc vị trớ khỏc
GIÁO TRèNH KỸ THUẬT LẠNH
nhau. Vớ dụ khi lắp đặt ở giữa phịng chọn loại a, ở tường chọn loại b, ở gúc phịng thỡ chọn loại c, ở cuối hành lang thỡ chọn loại d.
• Vật liệu
- Cỏnh thường làm từ nhơm định hỡnh dày 1,2 mm hoặc tụn. - Khung là nhơm định hỡnh dày 1,5mm hoặc tơn.
- Sơn tĩnh điện theo màu khỏch hàng.
3.1.3.3.2. Miệng thổi cú cỏnh chỉnh đơn và đụi (Single and double Deflection Register)
Trờn hỡnh 8.12 là miệng thổi cỏnh chỉnh đơn và cỏnhchỉnh đụi. • Đặc điểm sử dụng
- Thường sử dụng làm miệng hỳt. Cú thể làm miệng thổi khi cần lưu lượng lớn.
- Được lắp trờn trần, tường hoặc trờn ống giú - Khi làm miệng hỳt cần lắp thờm phin lọc.
- Cỏc cỏnh cú thể điều chỉnh gúc nghiờng tuỳ theo yờu cầu sử dụng. - Tuỳ theo vị trớ lắp đặt mà chọn loại cỏnh đơn hay cỏnh đụi cho phự hợp • Vật liệu và màu sắc
- Cỏnh làm từ nhụm định hỡnh dày từ 1 đến 1,5mm hoặc tơn. - Khung là từ nhụm định hỡnh dày 1,5mm hoặc 2,0mm hoặc tơn - Sơn tĩnh điện màu trắng hoặc màu khỏc theo yờu cầu khỏch hàng.
Cú thể thamkhảo cỏc đặc tớnh kỹ thuật của miệng thổi cú cỏnh chỉnh đơi ARS của hóng
GIÁO TRèNH KỸ THUẬT LAẽNH
3.1.3..3.3. Miệng thổi dài khuyếch tỏn
Miệng thổi dài kiểu khuyếch tỏn làm từ vật liệu nhụm định hỡnh. Cú kớch thước tương đương cỏc hộp đốn trần nờn cú khả năng tạo ra mặt bằng trần hài hoà, đẹp. Cỏc cỏnh hướng cho phộp dễ dàng điều chỉnh giú tới cỏc hướng cần thiết trong khoảng 0 đến 180o. Miệng thổi cú từ 1 đến 8 khe thổi giú. Kớch thước chuẩn của cỏc khe là 20 và 25 mm. Cỏc cỏnh hướng giú cịn đúng vai trũ là van chặn, khi cần thiết cú thể chặn hoàn toàn một miệng thổi hay một khe bất kỳ. Cú thể dễ dàng điều chỉnh cỏnh hướng ngay cả khi miệng thổi đó được lắp đặt, phự hợp với tất cả cỏc loại trần.
Cú thể tham khảo cỏc đặc tớnh kỹ thuật của miệng thổi dài khuyếch tỏn ALD của hóng HT Air Grilles trờn bảng 8.3.
3.1.3.3.4. Miệng giú dài kiểu lỏ sỏch (Linear Bar Grille)
Miệng thổi dài kiểu lỏ sỏch được thiết kế từ nhơm định hỡnh cú khả năng chống ăn mũn cao. Bề mặt được phủ lớp men chống trầy xước. Miệng thổi dài kiểu lỏ sỏch được sử dụng rất phổ biến cho hệ thống lạnh, sưởi và thơng giú. Nú được
GIÁO TRèNH KỸ THUẬT LẠNH
thiết kế để cung cấp lưu lượng giú lớn nhưng vẫn đảm bao độ ồn và tổn thất ỏpsuất cú thể chấp nhận được.
Miệng thổi dài kiểu lỏ sỏch được thiết kế chủ yếu lắp đặt trờn cỏc tường cao. Cú thể sử dụng làm miệng hỳt hay miệng thổi. Độ nghiờng của cỏnh từ 0o đến 15o.
Khoảng cỏch chuẩn giữa cỏc tõm cỏnh là 12mm. Từ phớa trước miệng thổi cú thể điều chỉnh độ mở của van điều chỉnh phớa sau nhờ đinh vớt đặt ở gúc.
3.1.3.3.5. Miệng giú kiểu lỏ sỏch cỏnh cố định (Fixed louvre Grille ) - AFL
Miệng giú kiểu lỏ sỏch cỏnh cố định AFL cú thể sử dụng gắn tường hay trần. Nú được thiết kế thường để làm miệng hồi giú và hỳt xả , cúlưu lượng giú lớn,