Không gian điều hòa được làm kín để chủ động kiểm soát được lượng gió tươi cấp cho phòng điều hòa nhằm tiết kiệm năng lượng nhưng vẫn có hiện tượng rò lọt không khí không mông muốn qua khe cửa sổ, cửa ra vào khi mở cửa do người ra vào. Hiện tượng này xảy ra càng mạnh khi chênh lệch nhiệt độ giữa trong nhà và ngoài trời càng lớn. Khí lạnh có xu hướng thoát ra ở phía dưới cửa và khí nóng ngoài trời lọt vào phía trên cửa.
Nguồn nhiệt do gió lọt cũng gồm hai thành phần là nhiệt ẩn và nhiệt hiện, được tính bằng biểu thức sau:
Q5h = 0,39..V.∆t [W]; Q5a = 0,84. .V.∆d [W] Trong đó:
V - Thể tích phòng [m3]; - Hệ số kinh nghiệm, tra theo bảng 4.20 tài liệu [1]; ∆t = tN - tT, [K]; với tN, tT - Nhiệt độ ngoài và trong phòng điều hoà, [0C].
∆d = dN - dT, [g/kg]; với dN, dT -Dung ẩm của không khí ngoài và trong nhà, [g/kg]. - Tính cho sảnh chính tầng 1:
Thể tích: 3110 m3
Nhiệt độ không khí ngoài trời: 31,80C; Nhiệt độ sảnh chính tầng 1: 240C
Dung ẩm không khí ngoài trời: 18 g/kg; Dung ẩm khu tầng trệt: 10,3 g/kg.
Tổng nhiệt hiện do gió lọt:
Q5h = 0,39..V.∆t = 0,39.0,6.897,6.(31,8 - 24) = 3311,27 W
Tổng nhiệt ẩn do gió lọt:
Q5a= 0.84. .V.∆d = 0,84.0,6.897,6.(18 - 10,3) = 5851,776 W
Ta tiến hành tính toán tương tự cho các khu vực còn lại. Kết quả tính toán cho các phòng được tổng kết ở các bảng dưới đây.
41
Bảng 3.16. Tính toán nhiệt hiện và ẩn do gió lọt tầng 1
Khu vực điều hòa Thể tích Hệ số kinh
nghiệm
Q5h
W
Q5a
W
Phòng bảo vệ & CCTV / security &
CCTV 90 0.7 191.6 338.6
Bếp chính/Main kitchen 410 0.7 873.1 1542.9
BẾP LẠNH/COLD KITCHEN 60 0.7 127.7 225.8
PHÒNG PHỤC VỤ/SERVICE ROOM 70 0.7 149.1 263.4
BẾP BÁNH/BAKERY 130 0.7 276.8 489.2
KHO KHÔ/DRY STORE 45 0.7 95.8 169.3
P. SƠ CHẾ THỊT/MEAT PREP/ CUT 55 0.7 117.1 206.9
P. SƠ CHẾ HẢI SẢN/FISH/
SEAFOOD PREP/ CUT 55 0.7 117.1 206.9
P. SƠ CHẾ RAU CỦ/FISH/
VEGETABLE/ FRUIT PREP/ CUT 50 0.7 106.4 188.1
P. RỬA CHÉN DĨA DUNG CỤ/DISH
WASHING/ POT WASH 95 0.7 202.2 357.5
Sảnh chính/Main lobby 3110 0.35 3311.2 5851.7
Nhà hàng chính/ADD. Restaurant 2100 0.42 2683 4741.6
Khu trò chơi trẻ em/Kid's club 250 0.7 532.3 940.8
Văn phòng/Front office 100 0.7 212.9 376.3
42
Bảng 3.17. Tính toán nhiệt hiện và ẩn do gió lọt tầng 2
Khu vực điều hòa Thể tích Hệ số kinh
nghiệm Q5h W Q5a W Phòng tập thể hình/GYM 637 0.7 1356.4 2397.1 Phòng họp 1/Meeting room 1 1040 0.55 1740 3075 Phòng họp 2/Meeting room 2 858 0.55 1435.5 2536.9
Phòng âm thanh/ AV room 78 0.7 16 293.5
Phòng chuẩn bị/ prepare room 78 0.7 166 293.5 Văn phòng/Admin office 663 0.6 1210 2138.5 Sảnh giải lao/Break-out lobby-
1 630.5 0.7 1342.6 2372.7
Sảnh thang máy/lift lobby 162.5 0.7 346 611.5 Sảnh giải lao/Break-out lobby-
2 650 0.6 1186.3 2096.6
Phòng phụ trợ/Service 156 0.7 332.2 587
43
Bảng 3.18. Tính toán nhiệt hiện và ẩn do gió lọt tầng điển hình và khu BOH Tầng
Khu vực điều hòa Thể tích
Hệ số kinh nghiệm Q5h W Q5a W 3 – 12 Phòng T1 68.48 0.7 145.8 257.7 Phòng T2 71.68 0.7 152.6 269.7 Phòng T3 72 0.7 153.3 270.9 Phòng T4 71.68 0.7 152.6 269.7 Phòng T5 71.68 0.7 152.6 269.7 Phòng H 72 0.7 153.3 270.9 Phòng Q 71.68 0.7 152.6 269.7 Phòng F 130.24 0.7 277.3 490.1 BOH Phòng tập huấn-phòng họp/Training- meeting 156 0.7 332.1 587.0
Phòng điều khiển/STP control room 88 0.7 187.3 331.1
Phòng điện nhẹ/ELV room 60 0.7 127.7 225.7
Phòng kỹ thuật, trực PCCC /Office -
storage 100 0.7 212.9 376.3
Phòng y tế / Medical room 44 0.7 93.6 165.5
Phòng giặt / Laundry room 564 0.7 1200.9 2122.4 Phòng ăn nhân viên/Staff dining 255 0.7 543 959.6
44
CHƯƠNG 4. THÀNH LẬP SƠ ĐỒ ĐIỀU HOÀ KHÔNG KHÍ VÀ TÍNH TOÁN NĂNG SUẤT LẠNH
4.1. Lập sơ đồ điều hòa không khí
4.1.1. Sơ đồ nguyên lý
Hình 4.1. Sơ đồ nguyên lý của hệ thống tuần hoàn 1 cấp 4.1.2. Nguyên lý làm việc của hệ thống
Không khí ngoài trời có trạng thái N (tN, φN) qua cửa lấy gió tươi đi vào buồng hoà trộn. Tại đây diễn ra quá trình hoà trộn giữa không khí ngoài trời và không khí tuần hoàn có trạng thái T (tT, φT). Không khí sau khi hoà trộn có trạng thái H (tH, φH) được quạt gió thổi vào không gian điều hoà qua miệng thổi. Không khí thổi vào có trạng thái V (tV, φV) do nhận nhiệt thừa và ẩm thừa trong không gian điều hoà nên không khí tự thay đổi đến trạng thái T (tT, φT) sau đó được hút qua miệng hồi, không khí vào cửa gió hồi để đến buồng hoà trộn. Một phần không khí có trạng thái T trong không gian điều hoà được thải ra ngoài thông qua cửa gió thải.
4.2. Xác định các điểm trên ẩm đồ
Để xác định được các điểm trên ẩm đồ ta phải sử dụng một loạt các đại lượng khác nhau như:
- Hệ số nhiệt hiện, gồm 3 loại: hệ số nhiệt hiện phòng, hệ số nhiệt hiện tổng và hệ số nhiệt hiện hiệu dụng.
- Hệ số đi vòng.
45
Sử dụng ẩm đồ với các đại lượng trên độ chính xác cao hơn. Vì điểm O tuỳ theo kiểu dàn lạnh hay dàn phun, số hàng ống, diện tích bề mặt trao đổi nhiệt lớn hay nhỏ mà có thể đạt φ = 90% đến φ = 100% chứ không lấy định hướng như phương pháp truyền thống.
4.2.1. Hệ số nhiệt hiện trong phòng RSHF (Room Sensible Heat Factor)
Hệ số nhiệt hiện trong phòng là tỷ số của nhiệt hiện trong phòng (Room Sensible Heat) và tổng nhiệt trong phòng (Room Total Heat)
Trong đó:
Qhf - Tổng nhiệt hiện của phòng (không có thành phần nhiệt hiện của gió tươi và gió lọt)
Qaf - Tổng nhiệt ẩn của phòng (không có thành phần nhiệt ẩn của giớ tươi và gió lọt) Tổng nhiệt hiện gồm có: Nhiệt hiện bức xạ qua kính Q11 , nhiệt hiện truyền qua mái bằng bức xạ và do Q21 , nhiệt hiện truyền qua vách Q22 , nhiệt hiện truyền qua nền Q23 , nhiệt hiện tỏa do đèn chiếu sáng Q31 , nhiệt hiện tỏa do thiết bị điện Q32 , nhiệt hiện do người tỏa ra Q4h
Tổng nhiệt ẩn gồm có: nhiệt ẩn do người tỏa ra Q4a .
4.2.2. Hệ số nhiệt hiện tổng GSHF (Grand Sensible Heat Factor):
Hệ số nhiệt tổng là tỷ số của nhiệt hiện tổng với nhiệt tổng mà dàn lạnh hoặc thiết bị điều hòa được yêu cầu xử lý.
h ht h a Q Q Q Trong đó:
Qh- Thành phần nhiệt hiện, kể cả thành phần nhiệt hiện do gió tươi đem vào QhN và gió lọt Q5h.
Qa - Thành phần nhiệt ẩn, kể cả thành phần nhiệt ẩn do gió tươi đem vào QaN và gió lọt Q5a.
4.2.3. Hệ số nhiệt hiện hiệu dụng ESHF (Effective Sensible Heat Factor):
Hệ số nhiệt hiện hiệu dụng là tỷ số của nhiệt hiện hiệu dụng trong phòng và tổng nhiệt
af hf hf hf Q Q Q
46 hiệu dụng trong phòng. hef hef hef aef Q Q Q Trong đó:
Qhef - Hệ số nhiệt hiện hiệu dụng của phòng ERSH (Effective Room Sensible Heat): Qhef = Qhf + εBFQhN
Qaef - Nhiệt ẩn hiệu dụng của phòng ERLH (Effective Room Latent Heat): Qaef = Qaf + εBFQaN
ɛBF - Hệ số đi vòng (Bypass Factor) tra theo bảng 4.22 [1, trang 162]
47
Bảng 4.1. Tính toán các hệ số nhiệt hiện tầng 1
Khu vực điều hòa Hệ số ℇhf ℇht ℇhef
Phòng bảo vệ & CCTV / security &
CCTV 0.1 0.877755 0.736644 0.876956
Bếp chính/Main kitchen 0.1 0.851087 0.699623 0.850161
BẾP LẠNH/COLD KITCHEN 0.1 0.85735 0.706058 0.856453
PHÒNG PHỤC VỤ/SERVICE ROOM 0.1 0.909293 0.775376 0.908666
BẾP BÁNH/BAKERY 0.1 0.880802 0.733475 0.880019
KHO KHÔ/DRY STORE 0.1 0.872755 0.755467 0.871931
P. SƠ CHẾ THỊT/MEAT PREP/ CUT 0.1 0.84913 0.703132 0.848195 P. SƠ CHẾ HẢI SẢN/FISH/
SEAFOOD PREP/ CUT
0.1
0.84913 0.703132 0.848195 P. SƠ CHẾ RAU CỦ/FISH/
VEGETABLE/ FRUIT PREP/ CUT
0.1
0.839904 0.69979 0.83893 P. RỬA CHÉN DĨA DUNG CỤ/DISH
WASHING/ POT WASH
0.1
0.863973 0.710208 0.863106
Sảnh chính/Main lobby 0.1 0.979425 0.941467 0.979265
Nhà hàng chính/ADD. Restaurant 0.1 0.875983 0.842047 0.875175 Khu trò chơi trẻ em/Kid's club 0.1 0.946551 0.913824 0.946158
Văn phòng/Front office 0.1 0.868527 0.711726 0.867682
48
Bảng 4.2. Tính toán các hệ số nhiệt hiện tầng 2
Khu vực điều hòa Hệ số ℇhf ℇht ℇhef
Phòng tập thể hình/GYM 0.1 0.882869 0.805718 0.881376 Phòng họp 1/Meeting room 1 0.1 0.925653 0.812948 0.922845 Phòng họp 2/Meeting room 2 0.1 0.889405 0.747237 0.885529 Phòng âm thanh/ AV room 0.1 0.830843 0.624509 0.824839 Phòng chuẩn bị/ prepare room 0.1 0.830843 0.624509 0.824839 Văn phòng/Admin office 0.1 0.856785 0.692663 0.852226
Sảnh giải lao/Break-out lobby-1 0.1 0.869059 0.668626 0.863659 Sảnh thang máy/lift lobby 0.1 0.810875 0.621085 0.805498 Sảnh giải lao/Break-out lobby-2 0.1 0.886997 0.709345 0.882027 Phòng phụ trợ/Service 0.1 0.830843 0.624509 0.824839
49
Bảng 4.3. Tính toán các hệ số nhiệt hiện tầng điển hình và khu BOH
Tầng Khu vực điều hòa Hệ số ℇhf ℇht ℇhef
3 – 12 Phòng T1 0.5 0.963356 0.881587 0.950155 Phòng T2 0.5 0.960833 0.871153 0.946159 Phòng T3 0.5 0.96084 0.870832 0.946104 Phòng T4 0.5 0.960833 0.871153 0.946159 Phòng T5 0.5 0.958381 0.864337 0.94287 Phòng H 0.5 0.958389 0.864005 0.942814 Phòng Q 0.5 0.960833 0.871153 0.946159 Phòng F 0.5 0.945838 0.812574 0.92221 BOH Phòng tập huấn-phòng họp/Training-meeting 0.1 0.789088 0.627885 0.784616 Phòng điều khiển/STP control room 0.1 0.857304 0.630937 0.85079 Phòng điện nhẹ/ELV room 0.1 0.859509 0.630942 0.852924 Phòng kỹ thuật, trực PCCC /Office
-storage 0.1 0.841086 0.630731 0.835089
Phòng y tế / Medical room 0.1 0.748878 0.623002 0.745445 Phòng giặt / Laundry room 0.1 0.830221 0.630423 0.82456 Phòng ăn nhân viên/Staff dining 0.1 0.76924 0.686439 0.767408
50
4.2.4. Nhiệt độ đọng sương của thiết bị
Nhiệt độ đọng sương của thiết bị là nhiệt độ mà khi ta tiếp tục làm lạnh hỗn hợp không khí tái tuần hoàn và không khí tươi (có trạng thái hòa trộn H) theo đường ɛht thì không khí đạt trạng thái bão hòa φ = 100% tại điểm S. Điểm S chính là điểm đọng sương và nhiệt độ ts là nhiệt độ đọng sương của thiết bị.
Nhiệt độ đọng sương của thiết bị phụ thuộc vào hệ số nhiệt hiện hiệu dụng ɛhef, nhiệt độ và độ ẩm của trong phòng tT , φT .
Nhiệt độ đọng sương của các phòng được thể hiện trong phần tính toán năng suất lạnh.
4.3. Tính toán năng suất lạnh
4.3.1. Biểu diễn các quá trình trên ẩm đồ:
Ta có:
N (tN , φN) là trại thái không khí ngoài trời. T (tT , φT) là trại thái không khí ở trong nhà.
Qua T kẻ đường thẳng song song với G - ɛhef , cắt đường 𝜑 = 100% tại S. Điểm S là điểm đọng sương, ta xác định được nhiệt độ đọng sương của thiết bị 𝑡𝑆.
Qua S kẻ đường thẳng song song với G - ɛht, cắt đường NT tại H. Điểm H là điểm hòa trộn.
Qua T kẻ đường thẳng song song với G - ɛhf , cắt đường SH tại V. Khi bỏ qua tổn thất nhiệt từ quạt gió và từ đường ống gió, ta có V là điểm thổi vào.
51
Hình 4.2. Sơ đồ tuần hoàn không khí một cấp
52
Hình 4.3. Mô phỏng sơ đồ đồ thị ẩm 4.3.2. Tính toán năng suất lạnh
a. Nhiệt độ không khí sau giàn lạnh
Nhiệt độ không khí sau dàn lạnh được xác định bằng biểu thức:
0 s BF H s t t t t to = ts + ɛBF ( tH – ts ) = tv
b. Lưu lượng không khí qua dàn lạnh
Lưu lượng không khí L là lưu lượng không khí cần thiết để dập nhiệt thừa hiện và ẩn của phòng điều hòa, đó cũng chính là lưu lượng khí đi qua dàn lạnh sau khi hòa trộn:
53 T Shef BF 3 Q L , m / s 1.2 t t 1 ε Trong đó:
L - Lưu lượng không khí, l s⁄
Qhef - Nhiệt hiện hiệu dụng của phòng, W
tT , ts - Nhiệt độ trong phòng và nhiệt độ đọng sương, ℃ ɛBF - Hệ số đi vòng.
c. Năng suất lạnh của hệ thống
Năng suất lạnh của hệ thống có thể được tính toán theo biểu thức: Qo = G.( hH – hV ) , kW
Trong đó:
G – Lưu lượng khối lượng không khí qua dàn lạnh kg/s G = ρ.L
ρ – khối lượng riêng không khí, ρ = 1,2 kg/m3 L – Lưu lượng thể tích của không khí, m3/s hH – entanpy không khí điểm hòa trộn, kJ/kg hV – entanpy không khí điểm thổi vào, kJ/kg
d. Tính toán cho sảnh chính tầng 1 Ta có: 143,3 16,18 1, 2.( ).(1 ) 1, 2.(24 15,8).(1 0,1) hef t s BF Q L t t G = ρ.L = 1,2 . 16,18 = 19,4 kg/s
54
Qo = G.(h3 – h4 ) = 19,4 . ( 53 – 48 ) = 97 kW Các khu vực còn lại tính toán tương tự và tổng hợp ở các bảng sau
55
Bảng 4.4. Tính toán tải lạnh tầng 1
Khu vực điều hòa ts ɛBF hh hv Q0
Phòng bảo vệ & CCTV / security & CCTV 15.8 0.1 58 40 3.15 Bếp chính/Main kitchen 15.8 0.1 58 40 12.23 BẾP LẠNH/COLD KITCHEN 15.8 0.1 58 40 1.83 PHÒNG PHỤC VỤ/SERVICE ROOM 15.8 0.1 58 40 3.0 BẾP BÁNH/BAKERY 15.8 0.1 58 40 4.47
KHO KHÔ/DRY STORE 15.8 0.1 58 40 2.0
P. SƠ CHẾ THỊT/MEAT PREP/ CUT 15.6 0.1 58 40 1.68
P. SƠ CHẾ HẢI SẢN/FISH/ SEAFOOD PREP/ CUT
15.8 0.1 58 40 1.72
P. SƠ CHẾ RAU CỦ/FISH/
VEGETABLE/ FRUIT PREP/ CUT
15.8 0.1 58 40 1.60
P. RỬA CHÉN DĨA DUNG CỤ/DISH WASHING/ POT WASH
15.3 0.1 55 40 2.28
Sảnh chính/Main lobby 15.8 0.1 53 48 97.10
Nhà hàng chính/ADD. Restaurant 15.6 0.1 54 45 141.35
Khu trò chơi trẻ em/Kid's club 15 0.1 51 46 16.40
Văn phòng/Front office 15.8 0.1 58 40 2.91
56
Bảng 4.5. Tính toán tải lạnh tầng 2
Khu vực điều hòa ts ɛBF hh hv Q0
Phòng tập thể hình/GYM 15.3 0.1 56 45 32.22
Phòng họp 1/Meeting room 1 15.5 0.1 55 43 35.21
Phòng họp 2/Meeting room 2 15.8 0.1 58 40 29.50
Phòng âm thanh/ AV room 15.8 0.1 58 40 1.44
Văn phòng/Admin office 15.8 0.1 58 40 17.57
Sảnh thang máy/lift lobby 15.8 0.1 58 40 3.15
Sảnh giải lao/Break-out lobby- 2
15 0.1 58 40 15.75
Phòng phụ trợ/Service 15.8 0.1 58 40 2.90
57
Bảng 4.6. Tính toán tải lạnh tầng điển hình và khu BOH
Tầng Khu vực điều hòa ts ɛBF hh hv Q0, kW
3 – 12 Phòng T1 15.8 0.5 55 50 4.41 Phòng T2 15.8 0.5 55 50 4.13 Phòng T3 15.8 0.5 55 50 4.13 Phòng T4 15.8 0.5 55 50 4.13 Phòng T5 15.8 0.5 55 50 3.90 Phòng H 15.8 0.5 55 50 3.90 Phòng Q 15.8 0.5 55 50 4.13 Phòng F 15.8 0.5 55 50 4.55 BOH Phòng tập huấn-phòng họp/Training- meeting 15.8 0.1 58 40 5.50
Phòng điều khiển/STP control room 15.8 0.1 58 40 2.65
Phòng điện nhẹ/ELV room 15.8 0.1 58 40 1.80
Phòng kỹ thuật, trực PCCC /Office - storage
15.8 0.1 58 40 3.11
Phòng y tế / Medical room 15.8 0.1 58 40 1.75 Phòng giặt / Laundry room 15.8 0.1 58 40 18.00 Phòng ăn nhân viên/Staff dining 15.8 0.1 58 40 27.37
58
CHƯƠNG 5. SỬ DỤNG PHẦN MỀM TÍNH TẢI VÀ SO SÁNH KẾT QUẢ
5.1. Giới thiệu phần mềm
Hình 5.1. Giao diện khi khởi động phần mềm trace700
Trace700 hiện tại đang là một trong những phần mềm tính tải lạnh phổ biến được nhiều công ty thiết kế và bộ phận thiết kế kiểm tra của các nhà thầu sử dụng. Trace700 chạy tốt trên hầu hết cách phiên bản hệ điều hành window. Nó xây dựng và sử dụng các thuật toán tính toán tải lạnh (tải nóng) cho các công trình điều hòa không khí với các dữ liệu, thông số tính toán theo tiêu chuẩn nước ngoài, cụ thể ở đây là tiêu chuẩn ASHRAE( Hoa Kỳ).
Trace700 có giao diện đơn giản, trực quan, dễ sử dụng và đặt biệt có thể điều chỉnh