1. Thơng giú là gỡ?
• Khỏi niệm
Trong quỏ trỡnh sản xuất và sinh hoạt của con ngườitrong khơng gian điều hồ thường sinh ra cỏc chất độc hại và nhiệt thừa, ẩm thừa làm cho cỏc thơng số khớ hậu trong đú thay đổi, mặt khỏc nồng độ ụxi cần thiết cho con người giảm, sinh ra mệt mỏi và ảnh hưởng lõu dài về sức khoẻ.
Vỡ vậy cần thiết phải thải khơng khớ đó bị ơ nhiễm (bởi cỏc chất độc hại và nhiệt) ra bờn ngồi, đồng thời thay thế vào đú là khơng khớ đó được xử lý, khơng cú cỏc chất độc hại, cú nhiệt độ phự hợp và lượng ơxi đảm bảo. Q trỡnh như vậy gọi là thơng giú. Q trỡnh
thơng giú thực chất là q trỡnh thay đổi khơng khớtrong phịng đó ơ nhiễm bằng khơng khớ mới bờn ngồi trời đó qua xử lý.
• Mục đớch của thơng giú
Thơng giú cú nhiều mục đớch khỏc nhau tuỳ thuộc vào từng cơng trỡnh và phạm vi nhất định. Cỏc mục đớch chớnh bao gồm:
- Thải cỏc chất độc hại trong phịng ra bờn ngồi. Cỏc chất độc hại bao gồm rất nhiều và đó được liệt kờ mức độ ảnh hưởng trong chương 2. Trong cỏc khụng gian sinh hoạt chất độc hại phổ biến nhất là CO2.
- Thải nhiệt thừa và ẩm thừa ra bờn ngoài
- Cung cấp lượng ụxi cần thiết cho sinh hoạt củacon người
- Trong một số trường hợp đặc biệt mục đớch thơng giú là để khắc phục cỏc sự cố như lan toả chất độc hại hoặc hoả hoạn.
• Phõn loại
1. Theo hướng chuyển động của giú Người ta chia ra cỏc loại sau :
- Thơng giú kiểu thổi: Thổi khơng khớ sạch vào phũng và khơng khớ trongphịng thải ra bờn ngồi qua cỏc khe hở của phũng nhờ chờnh lệch cột ỏp
GIÁO TRèNH KỸ THUẬT LẠNH
Phương phỏp thơng giú kiểu thổi cú ưu điểm là cú thể cấp giú đến cỏc vị trớ cần thiết, nơi tập trung nhiều người, hoặc nhiều nhiệt thừa, ẩm thừa, tốc độ giú luõn chuyển thường lớn. Tuy nhiờn nhược điểm của phương phỏp này là ỏp suất trong phũng là dương nờn giú tràn ra mọi hướng, do đú cú thể tràn vào cỏc khu vựckhụng mong muốn.
- Thơng giú kiểu hỳt: Hỳt xả khơng khớ bị ơ nhiễm ra khỏi phịng và khơng khớ bờn ngồi tràn vào phịng theo cỏc khe hở hoặc cửa lấy giú tươi nhờ chờnh lệch cột ỏp.
Thơng giú kiểu hỳt xả cú ưu điểm là cú thể hỳt trực tiếp khơng khớ ơ nhiễm tại nơi phỏt sinh, khụng cho phỏt tỏn ra trong phịng, lưu lượng thơng giú nhờ vậy khụng yờu cầu quỏ lớn, nhưng hiệu quả cao. Tuy nhiờn phương phỏp này cũng cú nhược điểm là giú tuần hồn trong phũng rất thấp, hầu như khơng cú sự tuần hồnđỏng kể, mặt khỏc khơng khớ tràn vào phịng tương đối tự do, do đú khơng kiểm soỏt được chất lượng giú vào phịng, khơng khớ từ những vị trớ khơng mong muốn cú thể tràn vào.
- Thơng giú kết hợp: Kết hợp cả hỳt xả lẫn thổi vào phũng, đõy là phương phỏp hiệu quả nhất.
Thơng giú kết hợp giữa hỳt xả và thổi gồm hệ thống quạt hỳt và thổi. Vỡ vậy cú thể chủ động hỳt khơng khớ ơ nhiễm tại những vị trớ phỏt sinh chất độc và cấp vào những vị trớ u cầu giú tươi lớn nhất. Phương phỏp này cú tất cả cỏc ưu điểm của hai phương phỏp nờu trờn, nhưng loại trừ cỏc nhược điểm của hai kiểu cấpgiú đú. Tuy nhiờn phương phỏp kết hợpcú nhược điểm là chi phớ đầu tư cao hơn.
GIÁO TRèNH KỸ THUẬT LẠNH
2. Theo động lực tạo ra thơng giú
- Thơng giú tự nhiờn: Là hiện tượng trao đổi khơng khớ trong nhà và ngồi trời nhờ chờnh lệch cột ỏp. Thường cột ỏp được tạo ra do chờnh lệch nhiệt độ giữa bờn ngoài và bờn trong, dịng giú tạo nờn
- Thơng giú cưỡng bức: Q trỡnh thơng giú thực hiện bằng ngoại lực tứclà sử dụng quạt.
3. Theo phương phỏp tổ chức
- Thơng giú tổng thể : Thơng giú tổng thể cho tồn bộ phịng hay cơng trỡnh - Thơng giú cục bộ: Thơng giú cho một khu vực nhỏ đặc biệt trong phũng hay cỏc phịng cú sinh cỏc chất độc hại lớn.
4. Theo mục đớch
- Thơng giú bỡnh thường :Mục đớch của thơng giú nhằm loại bỏ cỏc chất độc hại, nhiệt
thừa, ẩm thừa và cung cấp ụxi cho sinh hoạt của conngười.
- Thơng giú sự cố: Nhiều cơng trỡnh cú trang bị hệ thống thơng giúnhằm khắc phục cỏc sự cố xảy ra.
+ Đề phịng cỏc tai nạn tràn hố chất : Khi xảy ra cỏc sự cố hệ thống thơng giú hoạt động và thải khớ độc đến những nơi định sẵn hoặc ra bờn ngoài.
+ Khi xảy ra hoả hoạn : Để lửa khụng thõm nhập cỏc cầu thang và cửa thốt hiểm, hệ thống thơng giú hoạt động và tạo ỏp lực dương trờn nhưng đoạn này để mọi người thoỏt hiểm dễ dàng.
Hệ thống thơng giú sự cố chỉ hoạt động khi xảy ra sự cố.
2. Khỏi niệm về điều hồ khơng khớ
Khụng gian điều hồ ln ln chịu tỏc động của nhiểu loạn bờn trong và bờn ngồi làm cho cỏc thơng số của nú ln ln cú xu hướng xờdịch so với thơng số yờu cầu đặt ra.
Vỡ vậy nhiệm vụ của hệ thống điều hồ khơng khớ là phải tạo ra và duy trỡ chế độ vi khớ hậu đú.
Điều hũa khơng khớ cịn gọi là điều tiết khơng khớ là quỏ trỡnh tạo ra và giữ ổn định cỏc thơng số vi khớ hậu của khơng khớ trong phịng theo một chương trỡnh định sẵn khụng phụ thuộc vào điều kiện bờn ngoài.
GIÁO TRèNH KỸ THUẬT LẠNH
Khỏc với thơng giú, trong hệ thống điều hịa , khơng khớ trước khi thổi vào phũng đó được xử lý về mặt nhiệt ẩm. Vỡ thế điều tiết khơng khớ đạt hiệu quả cao hơn thơng giú.
3 Khỏi niệm về nhiệt thừa và tải lạnh cần thiếtcủa cơng trỡnh
2.1.3.1 Khỏi niệm về nhiệt thừa
Hệ điều hoà chịu tỏc động của cỏc nhiễu loạn nhiệtdưới hai dạng phổ biến sau:
- Nhiệt tỏa ra từ cỏc nguồn nhiệt bờn trong hệ gọilà cỏc nguồn nhiệt toả: ΣQtỏa - Nhiệt truyền qua kết cấu bao che gọi là nguồn nhiệt thẩm thấu: ΣQtt
Tổng hai thành phần trờn gọi là nhiệt thừa QT= ΣQtỏa+ ΣQtt (3-1)
Để duy trỡ chế độ nhiệt trong khơng gian điều hoà,trong kỹ thuật điều hoà khơng khớ nguời ta phải cấp cho hệ một lượng khơng khớ cú lưu lượng Gq(kg/s) ở trạng thỏi V(tV, ϕV) nào đú và lấy ra cũng lượng như vậy nhưng ở trạng thỏi T(tT,ϕT). Như vậy lượng khơng khớ này đó lấy đi từ phịng một lượng nhiệt bằng QT. Ta cú phương trỡnh cõn bằng nhiệt như sau:
QT= Gq.(IT- IV) (3-2)
Gq- Gọi là lưu lượng thải nhiệt thừa, kg/s. a. Nhiệt do mỏy múc thiết bị điện tỏa ra Q1
Ngoài cỏc thiết bị được dẫn động bằng cỏc động cơ điện, trong phịng cú thể trang bị cỏc dụng cụ sử dụng điện khỏc như: tivi, mỏy tớnh, mỏy in, mỏy sấy …vv..hầu hết thiết bị điện chỉ phỏt nhiệt hiện. Đối với cỏc thiết bị. Khi tớnh tốn tổn thất nhiệt do mỏy múc và thiết bị điện phỏt ra cần lưu ý khụng phải tất cả cỏc mỏy múc và thiết bị điện cũng đều hoạt động đồng thời. Để cho cụng suất mỏy lạnh khụng quỏ lớn,
b. Nhiệt tỏa ra từ cỏc nguồn sỏng nhõn tạo Q2
Nguồn sỏng nhõn tạo ở đõy đề cập là nguồn sỏng từ cỏc đốn điện. Cú thể chia đốn điện ra làm 2 loại: Đốn dõy túc và đốn huỳnh quang.
Nhiệt do cỏc nguồn sỏng nhõn tạo toả ra chỉ ở dạngnhiệt hiện.
- Đối với loại đốn dõy túc: Cỏc loại đốn này cú khả năng biến đổi chỉ 10% năng lượng đầu vào thành quang năng, 80% được phỏt ra bằng bức xạ nhiệt, 10% trao đổi với mơi trường bờn ngồi qua đối lưu và dẫn nhiệt. Như vậy toàn bộ năng
GIÁO TRèNH KỸ THUẬT LAẽNH
lượng đầu vào dự biến đổi và phỏt ra dưới dạng quang năng hay nhiệt năng nhưngcuối cựng đều biến thành nhiệt và được khơng khớ trong phũng hấp thụ hết.
- Đối với đốn huỳnh quang: Khoảng 25% năng lượng đầu vào biến thành quang năng, 25% được phỏt ra dưới dạng bức xạ nhiệt, 50% dưới dạngđối lưu và dẫn nhiệt. Tuy nhiờn đối với đốn huỳnh quang phải trang bị thờm bộ chỉnh lưu, cụng suất bộ chấn lưu cỡ 25% cụng suất đốn.
Một vấn đề thường gặp trờn thực tế là khi thiết kế khụng biết bố trớ đốn cụ thể trong phịng sẽ như thế nào hoặc người thiết kế khơng cú điều kiện khảo sỏt chi tiết tồn bộ cơng trỡnh, hoặc khơng cú kinh nghiệm về cỏch bố trớ đốn của cỏc đối tượng. Trong trường hợp này cú thể chọn theo điều kiện đủ chiếu sỏng cho ở bảng 3.2.
c. Nhiệt do người tỏa ra Q3
Nhiệt do người tỏa ra gồm 2 thành phần:
- Nhiệt hiện: Do truyền nhiệt từ người ra mụi trường thụng qua đối lưu, bức xạ và dẫn nhiệt: qh
- Nhiệt ẩn:Do tỏa ẩm (mồ hụi và hơi nước mang theo): qõ
- Nhiệt toàn phần:Nhiệt toàn phần bằng tổng nhiệt hiện và nhiệt ẩn: q = qh+ qw (3-14)
d. Nhiệt do sản phẩm mang vào Q4
Tổn thất nhiệt dạng này chỉ cú trong cỏc xớ nghiệp,nhà mỏy, ở đú, trong khụng gian điều hồ thường xun và liờn tục cú đưa vào và đưa ra cỏc sản phẩm cú nhiệt độ cao hơn nhiệt độ trong phịng.
e. Nhiệt tỏa ra từ bề mặt thiết bị nhiệt Q5
Nếu trong khụng gian điều hịa cú thiết bị trao đổi nhiệt, chẳng hạn như lũ sưởi, thiết bị sấy, ống dẫn hơi . . vv thỡ cú thờm tổn thất do tỏanhiệt từ bề mặt núng vào phũng. Tuy nhiờn trờn thực tế ớt xóy ra vỡ khi điều hịa thỡ cỏc thiết bị này thường phải ngừng hoạt động.
Nhiệt tỏa ra từ bề mặt trao đổi nhiệt thường được tớnh theo cơng thức truyền nhiệt và đú chỉ lànhiệt hiện.
f. Nhiệt do bức xạ mặt trời vào phũng Q6
Cú thể coi mặt trời là một quả cầu lửa khổng lồ với đường kớnh trung bỡnh 1,39.106km và cỏch xa quả đất 150.106km. Nhiệt độ bề mặt của mặt trời khoảng
GIÁO TRèNH KỸ THUẬT LẠNH
6000OK trong khi ở tõm đạt đến 8ữ40.106 oK. Tuỳ thuộc vào thời điểm trong năm mà khoảng cỏch từ mặt trời đến trỏi đất thay đổi, mức thay đổi xờ dịch trong khoảng +1,7% so với khoảng cỏch trung bỡnh núi trờn.
g. Nhiệt do khơng khớ lọt vào phịng Q7
Do độ chờnh ỏp suất bờn trong và bờn ngồi thỡ sẽ cú hiện tượng rị rỉ khơng khớ việc này ln kốm theo tổn thất nhiệt. Núi chung việc tớnh tốn nhiệt tổn thất thường rất phức tạp khú xỏc định chớnh xỏc lưu lượng khơng khớ rị rỉ. Mặt khỏc phịng điều hịa địi hỏi phải kớn. Phần này cú thể coi là 1 phần khơng khớ tươi cung cỏp cho hệ thống.
h. Nhiệt truyền qua kết cấu bao che Q8 Người ta chia làm 2 tổn thất:
- Nhiệt truyền qua tường, mỏi, trần, sàn(tầng trờn)Q81 - Nhiệt truyền qua nền Q82
i. Tổng nhiệt thừa QT
Tổng nhiệt thừa của phũng: QT= Σ8i=1
Tổng nhiệt thừa của phũng gồm nhiệt ẩn Qwf và nhiệt hiện Qhf của phũng Qhf= Q1+ Q2+ Q3h+ Q4h+ Q5+ Q6 + Q7h + Q8
Qwf = Q3w+ Q4w+ Q7w 2.1.3.2 Tải lạnh cần thiết của cơng trỡnh
Tớnh tốn cỏc sơ đồ điều hồ khơng khớ theo đồ thị t-d được cỏc nước tư bản phương Tõy ỏp dụng rất phổ biến. Về mặt bản chất, việc xỏcđịnh cỏc sơ đồ theo đồ thị t-d cũng tương tự như đồ thị I-d.
2.1.3.2.1Cỏc sơ đồ điều hoà trờn đồ thị d-t a. Sơ đồ thẳng
Khơng khớ bờn ngồi trời cú trạng thỏi N(tN,ϕN) đi qua thiết bị xử lý khơng khớ để biến đổi trạng thỏi đến trạng thỏi O, sau đú qua quạt cấp giú hấp thụ một phần nhiệt dưới dạng nhiệt hiện và biến đổi đến trạng thỏi đến Q, trờn đường ống khơng khớ hấp thụ một lượng nhiệt từ mụi trường dưới dạng nhiệt hiện và thay đổi đến trạng thỏi V. Sau đú được thổi vào phũng nhận nhiệt ẩn và nhiệt hiện để thay đổi trạngthỏi đến T(tT,ϕT).
GIÁO TRèNH KỸ THUẬT LAẽNH
Q = G.(IN- IO), kW - Nhiệt do khơng khớ hấp thụ qua quạt:
Q1= G.(IQ-IO), kW
- Nhiệt do khơng khớ nhận từ mụi trường qua đường ống: Q2= G.(IV-IQ), kW
- Nhiệt thừa do khơng khớ nhận trong phịng Q3: • Nhiệt hiện:
Q31= G.(IL-IV), kW • Nhiệt ẩn
Q32= G.(IT-IL)
- Nhiệt do khơng khớ tươi nhả ra để biến đổi trạng thỏi từ N(tN,ϕN) đến trạng thỏi T(tT,ϕT): Q4= G.(IN-IT)
Ta cú: Q = Q1+ Q2+ Q3+ Q4
Nếu bỏ qua tổn thất nhiệt từ quạt cấp giú và đường ống (Q1=Q2=0) thỡ: Q = Q3+ Q4
Như vậy: Phụ tải lạnh của thiết bị xử lý khơng khớ Q khơng phải là nhiệt thừa Q3, mà thực tế cú giỏ trớ lớn hơn.
b. Sơ đồ tuần hoàn 1 cấp
Khơng khớ bờn ngồi trời cú trạng thỏi N(tN,ϕN) hồ trộn với khơng khớ hồi được trạng thỏi hoà trộn là C. Khơng khớ ở trạng thỏi C đi qua thiết bị xử lý khơng khớ để biến đổi đến trạng thỏi O, sau đú qua quạt cấp giú và đường ống giú hấp thụ một phần nhiệt dưới dạng nhiệt hiện và biến đổi đến trạng thỏi đến Q và V. Giú
GIÁO TRèNH KỸ THUẬT LẠNH
tiếp tục được thổi vào phũng nhận nhiệt ẩn và nhiệt hiện để thay đổi trạng thỏi đến T(tT,ϕT).
- Cụng suất lạnh thiết bị xử lý khụng khớ: Q = G.(IC- IO)
- Nhiệt do khơng khớ hấp thụ qua quạt: Q1= G.(IQ-IO)
- Nhiệt do khơng khớ nhận từ mơi trường qua đường ống: Q2= G.(IV-IQ)
- Nhiệt thừa do khơng khớ nhận trong phịng Q3: • Nhiệt hiện: Q31= G.(IL-IV)
• Nhiệt ẩn: Q32= G.(IT-IL)
- Nhiệt do khơng khớ tươi nhả ra để biến đổi trạng thỏi từ N(tN,ϕN) đến trạng thỏi T(tT,ϕT) Q5= G’.(IN-IT) trong đú G’ là lưu lượng khớ tươi.
Ta cú: Q = Q1+ Q2+ Q3+ Q4
Nếu bỏ qua tổn thất nhiệt từ quạt cấp giú và đường ống (Q1=Q2=0) thỡ: Q = Q3+ Q4
2.1.3.2.2 Cỏc đặc trưng của sơ đồ điều hoà a. Hệ số nhiệt hiện SHF
Giả sử cú một q trỡnh thay đổi trạng thỏi khơng khớ từ trạng thỏi 1 đến trạng thỏi 2. Hệ số nhiệt hiện SHF (Sensible heat factor) là tỷ số giữa tổng nhiệt hiện trờn tổng nhiệt hiện và nhiệt ẩn:
GIÁO TRèNH KỸ THUẬT LẠNH
b. Hệ số nhiệt hiện của phũng
Hệ số nhiệt hiện của phũng RSHF(Room sensible heat factor) được định nghĩa như sau:
trong đú:
Qhf - Tổng nhiệt hiện do bức xạ, truyền nhiệt qua kết cấu bao che và nhiệt do cỏc nguồn nhiệt bờn trong phũng tỏa ra, kW;
Qwf - Tổng nhiệt ẩn toả ra từ phũng, kW;
Qf - Tổng nhiệt ẩn và nhiệt hiệntừ do bức xạ, truyền nhiệt qua kết cấu bao che và do cỏc nguồn nhiệt tỏa ra từ phịng, đõy chớnh là tổng nhiệt thừa của phũng; kW. Trờn đồ thị d-t, cỏc điểm V và T lần lượt là trạng thỏi khơng khớ cấp vào phịng và khơng khớ trong phịng. Đường VT biểu thị q trỡnh khơng khớ sau khi vào phũng nhận nhiệt thừa và ẩm thừa và tự thay đổi trạng thỏi. Đường này được gọi là đường hệ số nhiệt hiện của phũng RSHF.
Trong cỏc tớnh tốn thường điểm T đó biết trước, vỡ thế đường VT cú thể dễ dàng xỏc định khi biết phương của nú. Cỏch xỏc định theo cỏcbước sau:
Quan sỏt đồ thị d-t ta thấy cú điểm G được đỏnh dấutrịn tại vị trớ t = 24oC và ϕ= 50%, điểm này gọi là điểm cơ sở. Mặt khỏc song song với trục d cú đường biểu thị cỏc giỏ trị khỏc nhau của hệ số nhiệt hiện RSHF. Đường VT sẽ song song với đường thẳng nối điểm G với điểm xỏc định giỏ trị RSHF trờn đường biểu thịđú (hỡnh 5-17).
GIÁO TRèNH KỸ THUẬT LAẽNH
c. Hệ số nhiệt hiện tổng GSHF (Grand sensible heat factor)