CHƯƠNG 2 : TÍNH NHIỆT THỪA, ẨM THỪA VÀ KIỂM TRA ĐỌNG SƯƠNG
2.2 Xác định lượng nhiệt thừa
2.2.1 Dịng nhiệt do máy móc, thiết bị tỏa ra Q1
Tòa nhà sử dụng chủ yếu các thiết bị điện như: máy tính, máy in, máy fax, photo, máy chiếu,vv. Nhiệt này được tính bằng tổng các cơng suất của các thiết bị trên.
Q1 = ΣNi, kW Một số thiết bị thiết bị điện: máy tính, tivi, tủ lạnh,... Bảng 2.1 Tính tốn nhiệt tỏa ra do máy móc, thiết bị Q1
Tầng Phòng Số phòng Bếp Mấy sấy Ti vi Tủ lạnh Bàn là Nồi cơm điện PC, Máy in Q1 (W) 300 200 100 300 200 100 100 1 T1-PHÒNG LỄ TÂN 1 0 0 0 0 0 0 3 300 T1-KHÔNG GIAN CAFE 1 0 0 0 0 0 0 10 1000 T1-ĐẠI SẢNH 1 0 0 0 0 0 0 5 500 T1-KHÔNG GIAN NHÀ HÀNG 1 0 0 0 0 0 0 1 100 2 T2-PHỊNG KẾ TỐN 1 0 0 0 0 0 0 4 400 T2-PHÒNG GIÁM ĐỐC 1 0 0 0 0 0 0 4 400 T2-PHÒNG Y TẾ 1 0 0 0 0 0 0 4 400 T2-PHÒNG HỌP 1 0 0 0 0 0 0 30 3000 T2-PHÒNG HỌP ĐA NĂNG 1 0 0 0 0 0 0 200 2000 3 T3-PHÒNG NGỦ LOẠI 1 8 0 1 1 1 1 0 2 8000 T3-PHÒNG NGỦ LOẠI 2 2 0 1 1 1 1 0 2 2000 T3-PHÒNG NGỦ LOẠI 3 2 0 1 1 1 1 0 4 2400 T3-PHÒNG NGỦ LOẠI 3A 2 0 1 1 1 1 0 4 2400 T3-PHÒNG NGỦ LOẠI 4 2 0 1 1 1 1 0 3 2300 T3-PHÒNG NGỦ LOẠI 5 2 1 1 1 1 1 1 4 3200
Thiết kế hệ thống điều hịa khơng khí VRV cho khách sạn Vĩnh Cường – Quảng Bình
2.2.2 Nhiệt tỏa từ các nguồn sáng nhân tạo Q2
Q2= qs.F.10-3, kW (2.1) Trong đó:
+ F: Diện tích sàn nhà, m2
+ qs = 12 W/m2: Công suất chiếu sáng yêu cầu cho 1m2 diện tích sàn. Tra bảng 3.2, Trang 37, Tài liệu [1].
Bảng 2.2 Tính tốn nhiệt tỏa ra từ các nguồn sáng nhân tạo Q2
Tầng Phòng Số phịng Diện tích (m2) Q2 (W)
1
T1-PHỊNG LỄ TÂN 1 23 276 T1-KHÔNG GIAN CAFE 1 157 1884 T1-ĐẠI SẢNH 1 130 1560 T1-KHÔNG GIAN NHÀ HÀNG 1 194 2328 2 T2-PHỊNG KẾ TỐN 1 28 336 T2-PHÒNG GIÁM ĐỐC 1 28 336 T2-PHÒNG Y TẾ 1 19 228 T2-PHÒNG HỌP 1 102 1224 T2-PHÒNG HỌP ĐA NĂNG 1 273 3276 3 T3-PHÒNG NGỦ LOẠI 1 8 30 2880 T3-PHÒNG NGỦ LOẠI 2 2 35 840 T3-PHÒNG NGỦ LOẠI 3 2 51 1224 T3-PHÒNG NGỦ LOẠI 3A 2 51 1224 T3-PHÒNG NGỦ LOẠI 4 2 48 1152 T3-PHÒNG NGỦ LOẠI 5 2 66 1584
2.2.3 Nhiệt do người tỏa ra Q3
Nhiệt do người tỏa gồm hai thành phần:
+ Nhiệt hiện: Do truyền nhiệt từ cơ thể con người ra môi trường thông qua đối lưu, bức xạ và dẫn nhiệt qh
+ Nhiệt ẩn: Do tỏa ẩm qw
Nhiệt toàn phần: q = qh + qw (2.2) Tổn thất do một người tỏa ra được xác định theo công thức:
+ Nhiệt hiện: Q3h= n.qh.10-3, kW + Nhiệt ẩn: Q3w= n.qw.10-3, kW
+ Nhiệt tồn phần: Q3= ηdt.n.q.10-3, kW Trong đó:
+ n: Tổng số người trong phòng điều hòa.
+ qh, qw, q [W/người]: Nhiệt hiện, nhiệt ẩn và nhiệt toàn phần do một người tỏa ra trong một đơn vị thời gian, được xác định theo bảng 3.4, Trang 40, Tài liệu [1].
Tra bảng ta có: q = 140 W/người
+ ηdt: hệ số sử dụng khơng đồng thời vì khơng phải lúc nào cũng có mặt đầy đủ số lượng người theo thiết kế. Tra bảng 3.3, Trang 39, Tài liệu [1] với khu vực khách sạn ta chọn ηdt = 0,4
Bảng 2.3 Tính tốn nhiệt do người tỏa ra Q3
Tầng Phòng Số phòng Số người Q3 (W)
1
T1-PHÒNG LỄ TÂN 1 3 168 T1-KHÔNG GIAN CAFE 1 60 3360 T1-ĐẠI SẢNH 1 40 2240 T1-KHÔNG GIAN NHÀ HÀNG 1 80 4480 2 T2-PHỊNG KẾ TỐN 1 2 112 T2-PHÒNG GIÁM ĐỐC 1 2 112 T2-PHÒNG Y TẾ 1 4 224 T2-PHÒNG HỌP 1 30 1680 T2-PHÒNG HỌP ĐA NĂNG 1 200 11200 3 T3-PHÒNG NGỦ LOẠI 1 8 2 896 T3-PHÒNG NGỦ LOẠI 2 2 2 224 T3-PHÒNG NGỦ LOẠI 3 2 4 448 T3-PHÒNG NGỦ LOẠI 3A 2 4 448 T3-PHÒNG NGỦ LOẠI 4 2 3 336 T3-PHÒNG NGỦ LOẠI 5 2 4 448
2.2.4 Nhiệt do sản phẩm mang vào Q4
Tổn thất nhiệt dạng này chỉ có trong các xí nghiệp, nhà máy, ở đó trong khơng gian điều hịa thường xun và liên tục có đưa vào và đưa ra các sản phẩm có nhiệt độ cao hơn nhiệt độ trong phòng. Nhưng ở đây là khách sạn nên Q4 = 0.
2.2.5 Nhiệt tỏa ra từ bề mặt thiết bị nhiệt Q5
Trong khách sạn khơng có các thiết bị trao đổi nhiệt như lò sưởi, thiết bị sấy, ống dẫn hơi,...nên Q5 = 0.
2.2.6 Nhiệt tỏa do bức xạ mặt trời vào phòng Q6
a. Nhiệt bức xạ qua kính Q61
Do các phịng bên ngồi đều được lắp kính bao quanh, nên chịu bức xạ của mặt trời khá lớn. Đa số các cửa kính đều thẳng đứng theo kiến trúc của toà nhà. Bức xạ mặt trời tác động vào một mặt tường thẳng đứng, nghiêng hoặc ngang là liên tục thay đổi. Mặt kính quay hướng Đơng là nhận nhiệt bức xạ là lớn nhất từ 8h 9h và kết thúc vào 12h. Mặt kính quay hướng Tây nhận bức xạ cực đại từ 16h 17h. Vì vậy mức độ bức xạ phụ thuộc rất lớn vào thời gian, cường độ và hướng bức xạ. Lượng nhiệt bức xạ này xác định gần đúng theo kinh nghiệm:
Tịa nhà sử dụng kính thường có rèm che:
Q61= Fk.R''.εc.εds.εmm.εkh.εK.εm, W (2.3) Trong đó:
Thiết kế hệ thống điều hịa khơng khí VRV cho khách sạn Vĩnh Cường – Quảng Bình
Khung sắt nên Fk = F’ (F’ – diện tích phần kính và khung)
+ c: Hệ số tính đến độ cao H(m) nơi đặt cửa kính so với mặt nước biển
+ H: là độ cao tương đối của vị trí lắp đặt kính trong tồn cơng trình cần tính tốn [m]. Hệ số này sẽ thay đổi khi tính vị trí các tầng khác nhau, ở đây sẽ tính trung bình các tầng với tầng 1 cao hơn mực nước biển là 10m.
εc= 1 + 0,023 H
1000= 1+ 0,023 10
1000= 1.00023
+ ds: Hệ số kể đến ảnh hưởng của độ chênh giữa nhiệt độ đọng sương của mơi trường khơng khí trong vùng lắp đặt so với nhiệt độ đọng sương của khơng khí trên mặt nước biển là 200C, do có nhiệt độ đọng sương lớn nên đs giảm và được tính theo công thức:
εds= 1− 0,13.(ts−20)
10 = 1 − 0,13.(28−20)
10 = 0.896 Với: ts là nhiệt độ đọng sương.
Tra đồ thị I-d với các thơng số ngồi trời tN = 33,50C, φN = 73% ta có: ts = 280C + mm: Hệ số ảnh hưởng của mây mù, khi trời không mây mm = 1, khi trời có mây chọn mm = 0,85 (Trang 43, Tài liệu [1])
+ kh: Hệ số xét tới ảnh hưởng của khung kính. Kết cấu khung khác nhau thì
mức độ che khuất một phần kính dưới các tia bức xạ khác nhau. Với khung gỗ kh=1, khung kim loại kh= 1,17. (Trang 44, Tài liệu [1])
+ k: Hệ số kính, phụ thuộc màu sắc và loại kính khác kính cơ bản và được xác định theo bảng 3.5 (Trang 44, Tài liệu [1]), ta chọn loại kính trong dày 6 mm, phẳng với các hệ số:
Hệ số hấp thụ: k = 0,15 Hệ số phản xạ: k = 0,08 Hệ số xuyên qua: k = 0,77 Hệ số kính: k = 0,94
+ m: Hệ số mặt trời. Hệ số này xét tới ảnh hưởng của màn che tới bức xạ mặt trời. Khi có màn m được chọn theo bảng 3.6 (Trang 44, Tài liệu [1]).
Ta chọn loại màn che kiểu Brella kiểu Hà Lan, có các hệ số : Hệ số mặt trời: m = 0,33
Hệ số hấp thụ: αm = 0,09 Hệ số phản xạ: ρm = 0,77 Hệ số xuyên qua: τm = 0,14
+ R”: Nhiệt bức xạ mặt trời qua kính thường
Rn: Nhiệt bức xạ đến ngồi bề mặt kính, [W/m2] Rn= R
0,88
R: Nhiệt bức xạ mặt trời qua kính cơ bản vào phịng. Nó phụ thuộc vào vĩ độ của địa phương nơi đặt cơng trình, tháng và hướng của tường chịu bức xạ. Khi tính tốn theo 1 hướng cụ thể, lấy giá trị R tương ứng với Rmax. Quảng Bình nằm ở vĩ độ 20o
Bắc. Giá trị R được xác định dựa theo bảng 3.7, Trang 45, Tài liệu [1]. Ta có bảng sau: Bảng 2.4 Xác định giá trị R’’ Hướng Rmaxtb Rn R'' Q61 Đông 505 573,9 183,7 50,8.Fk Tây 505 573,9 183,7 50,8.Fk Nam 44 50 16 4,4.Fk Bắc 129 146,6 46,9 13.Fk Bảng 2.5 Lượng nhiệt bức xạ qua kính Q61 Tầng Phịng Diện tích kính (m2)
Q61 (W) Đông Tây Nam Bắc
1
T1-KHÔNG GIAN CAFE 0 46 138 0 2944 T1-ĐẠI SẢNH 0 0 63 0 277.2 T1-KHÔNG GIAN NHÀ HÀNG 46 0 138 0 2944 2 T2-PHỊNG KẾ TỐN 0 0 0 12 156 T2-PHÒNG GIÁM ĐỐC 0 0 0 12 156 T2-PHÒNG Y TẾ 0 0 0 9 117 3 T3-PHÒNG NGỦ LOẠI 1 0 0 0 10.5 1092 T3-PHÒNG NGỦ LOẠI 2 0 0 12 0 105.6 T3-PHÒNG NGỦ LOẠI 3 0 0 12 0 105.6 T3-PHÒNG NGỦ LOẠI 3A 0 0 12 0 105.6 T3-PHÒNG NGỦ LOẠI 4 0 0 12 0 105.6 T3-PHÒNG NGỦ LOẠI 5 0 0 12 0 105.6
b. Nhiệt bức xạ mặt trời qua kết cấu bao che Q62
Dưới tác dụng của các tia bức xạ mặt trời, bề mặt bên ngoài cùng của kết cấu bao che sẽ dần dần nóng lên do hấp thụ nhiệt. Lượng nhiệt này sẽ tỏa ra mơi trường một phần, phần cịn lại sẽ dẫn nhiệt vào bên trong và truyền cho khơng khí trong phịng bằng đối lưu và bức xạ. Quá trình truyền nhiệt này sẽ có độ chậm trễ nhất định. Mức độ chậm trễ phụ thuộc vào bản chất kết cấu tường, mức độ dày mỏng.
Lượng nhiệt truyền qua mái, tường do bức xạ và độ chênh nhiệt độ trong phòng và ngồi trời được xác định theo cơng thức:
Q62= F.k.φm.∆t,W (2.4) Với: F: Diện tích mái (hoặc tường), m2
k: Hệ số truyền nhiệt qua mái hoặc tường, W/m2K ∆t = ttđ - tN : Độ chênh nhiệt độ tương đương, K
Thiết kế hệ thống điều hịa khơng khí VRV cho khách sạn Vĩnh Cường – Quảng Bình
ttđ = tN +εs.Rxn αN εS: Hệ số hấp thụ của mái và tường
αN = 20: Hệ số tỏa nhiệt đối lưu của khơng khí bên ngồi, W/m2K Rxn=0,88R : Nhiệt bức xạ đập vào mái hoặc tường, W/m2
R: Nhiệt bức xạ qua kính vào phịng (tra bảng 3.7), W/m2
φm: Hệ số màu của mái hay tường + Màu thẩm :φm= 1
+ Màu trung bình: φm= 0,87 + Màu sáng :φm= 0,78
εS: Hệ số hấp thụ của tường và mái phụ thuộc màu sắc, tính chất vật liệu, trạng thái bề mặt, tra theo bảng 3.9, Trang 60, Tài liệu [1].
*Lượng nhiệt truyền qua tường do bức xạ
Bảng 2.6 Thông số vật liệu xây tường bao
Vật liệu Bề dày 𝛿, mm Hệ số dẫn nhiệt 𝜆, W/mK Lớp vữa xi măng 10 0,93
Lớp gạch thông thường với vữa nặng 200 0,814 ktb= 1 1
11,6 +0,814 +2.0,2 0,010,93 +23,31
= 2,523 W/m2K φm : Hệ số màu của tường, tường màu sáng φm = 0,78
εS : Tường bằng gạch nung màu đỏ mới nên εS= 0,74
Tường hướng đông và Tây tăng thêm 5-10% tùy tường dày hay mỏng, ở đây tường 200mm tương đối dày và tính cho lượng nhiệt truyền qua lớn nhất, lấy tăng thêm 10%
Bảng 2.7 Lượng nhiệt truyền qua tường bao do bức xạ Hướng Rtbmax Rxn ttd Qtb62
Đông 505 573,9 54,73 41,78.Ftđ Tây 505 573,9 54,73 41,78.Ftt Nam 44 50 35,35 3,64.Ftn
Bắc 129 146,6 38,92 10,67.Ftb *Lượng nhiệt truyền qua mái do bức xạ
Bảng 2.8 Thông số vật liệu trần,mái
Vật liệu Bề dày 𝛿, mm Hệ số dẫn nhiệt 𝜆, W/mK Lớp vữa xi măng 15 0,93
k= 1 1
11,6 +1,279 +0,2 2.0,0150,93 + 23,31 = 3,15 W/m
2K
φm : Hệ số màu của trần, trần màu thẩm φm = 1
εS : Trần được đổ bằng bê tông cốt thép như sàn nên εS= 0,65 Bảng 2.9 Lượng nhiệt truyền qua mái do bức xạ
Hướng Rtbmax Rxn ttd Q62m Đông 505 573,9 52,15 58,75.Fm
Tây 505 573,9 52,15 58,75.Fm Nam 44 50 35,13 5,13.Fm
Bắc 129 146,6 38,26 15.Fm
Bảng 2.10 Lượng nhiệt bức xạ qua kết cấu bao che Q62 Tầng Phịng Diện tích tường bao ngồi trời (m2)
Q62 (W) Đông Tây Nam Bắc
1 T1-KHÔNG GIAN CAFE 0 0 0 47.5 506.8
2 T2-PHỊNG KẾ TỐN 0 22.5 0 0 940.1 T2-PHÒNG HỌP 0 22.5 75 0 1213.1 T2-PHÒNG HỌP ĐA NĂNG 48 0 55.5 0 2207.5 3 T3-PHÒNG NGỦ LOẠI 1 0 26 0 0 1086.3 T3-PHÒNG NGỦ LOẠI 2 0 26 0 0 1086.3 T3-PHÒNG NGỦ LOẠI 5 0 0 30 0 109.2
2.2.7 Nhiệt do lọt khơng khí vào phịng Q7
Khi có độ chênh lệch áp suất trong nhà và ngồi trời nên có hiện tượng rị rỉ khơng khí và ln kèm theo tổn thất nhiệt.
Theo công thức (3-29), (3-30) (Trang 61, Tài liệu [1]):
Q7h = 0,335.V..(tN - tT), W (2.5) Q7w = 0,84.V..(dN - dT), W (2.6) Trong đó:
V: Thể tích phịng, m3
: Hệ số kinh nghiệm, lấy theo bảng 3.10 Trang 61, Tài liệu[1], ta chọn = 0,7
tN = 33,5C : Nhiệt độ khơng khí bên ngồi. tT = 24C : Nhiệt độ khơng khí bên trong phịng.
dN = 24 [g/kg kkk]: Dung ẩm của khơng khí tính tốn ngồi trời. dT = 9,3 [g/kg kkk]: Dung ẩm của khơng khí tính tốn trong nhà.
Q7h = 0,335.V. .(33,5- 24), W Q7w = 0,84.V. .(24 – 9,3), W Q7 = Q7h + Q7w, W
Thiết kế hệ thống điều hịa khơng khí VRV cho khách sạn Vĩnh Cường – Quảng Bình
Bảng 2.11 Tính tốn nhiệt do khơng khí mang vào Q7
Tầng Phịng Thể tích (m3) Q7h Q7a Q7
1
T1-PHÒNG LỄ TÂN 115 256 994 1250 T1-KHÔNG GIAN CAFE 785 1749 6785 8534 T1-ĐẠI SẢNH 650 1448 5618 7066 T1-KHÔNG GIAN NHÀ HÀNG 970 2161 8384 10545 2 T2-PHỊNG KẾ TỐN 84 187 726 913 T2-PHÒNG GIÁM ĐỐC 84 187 726 913 T2-PHÒNG Y TẾ 57 127 493 620 T2-PHÒNG HỌP 306 682 2645 3327 T2-PHÒNG HỌP ĐA NĂNG 819 1825 7079 8904 3 T3-PHÒNG NGỦ LOẠI 1 90 200 778 978 T3-PHÒNG NGỦ LOẠI 2 105 234 908 1142 T3-PHÒNG NGỦ LOẠI 3 153 341 1322 1663 T3-PHÒNG NGỦ LOẠI 3A 153 341 1322 1663 T3-PHÒNG NGỦ LOẠI 4 144 321 1245 1566 T3-PHÒNG NGỦ LOẠI 5 198 441 1711 2152
2.2.8 Nhiệt truyền qua kết cấu bao che Q8
Q8 = Q81 + Q82 (2.7) Q81: Tổn thất nhiệt do truyền qua tường, trần và sàn
Q82: Tổn thất do truyền nhiệt qua nền
a. Nhiệt truyền qua tường, trần và sàn tầng trên Q81
Nhiệt lượng truyền qua kết cấu bao che tính theo cơng thức:
Q81= k.F.φ.∆t (2.8) Trong đó:
F: Diện tích tường, kính, [m2]
∆t: Hiệu nhiệt độ giữa khơng khí phía ngồi và trong, [ oC] ∆t = tN-tT = 33,5-24 = 9,50C
φ: Hệ số xét đến vị trí của vách:
- Khi tường tiếp xúc trực tiếp với mơi trường khơng khí bên ngồi thì φ = 1 - Khi tường tiếp xúc gián tiếp với mơi trường khơng khí bên ngoài qua 1 phịng đệm khơng điều hịa thì φ = 0,7
- Khi tường ngăn với phịng điều hịa thì φ = 0
- Khi trần mái nhà bằng tơn, ngói, fibro xi măng với kết cấu mái khơng kín φ = 0,9
- Đối với nền φ = 0,4
k= 1 1 αT+∑δi
λi+α1N
, W/m2K
αN: Hệ số tỏa nhiệt phía ngồi nhà, αN = 23,3 W/m2K, bảng 3.12, Trang 64, Tài liệu [1].
αT: Hệ số tỏa nhiệt phía trong nhà, αT = 11,6 W/m2K, bảng 3.12, Trang 64, Tài liệu [1].
δi: Độ dày của lớp vật liệu I, mm
λi: Hệ số dẫn nhiệt của lớp vật liệu I, W/mK, tra bảng 3.15, Trang 66, Tài liệu [1].
*Nhiệt truyền qua tường bao: φ = 1
Bảng 2.12 Thông số vật liệu xây tường bao
Vật liệu Bề dày δ, mm Hệ số dẫn nhiệt λ, W/mK Lớp vữa xi măng 10 0,93
Lớp gạch thông thường với vữa nặng 200 0,814
ktb= 1 1
11,6 +0,814 +2.0,2 0,010,93 +23,31
= 2,523 W/m2K Bảng 2.13 Tính tốn nhiệt truyền qua tường bao Qtb81
Tầng Phịng Diện tích tường bao (m2) Qtb81 (W) 1 T1-KHÔNG GIAN CAFE 47.5 1139
2 T2-PHỊNG KẾ TỐN 22.5 539 T2-PHÒNG HỌP 22.5 539 T2-PHÒNG HỌP ĐA NĂNG 103.5 2481 3 T3-PHÒNG NGỦ LOẠI 1 26 623 T3-PHÒNG NGỦ LOẠI 2 26 623 T3-PHÒNG NGỦ LOẠI 5 30 719
*Nhiệt truyền qua tường ngăn: φ = 0,4