Sơ đồ tuần hoàn 1 cấp

2.3 .Chọn sơ đồ điều hịa khơng khí mùa hè

2.3.1 .Sơ đồ thẳng

2.3.2. Sơ đồ tuần hoàn 1 cấp

Để tận dụng lượng nhiệt từ khơng khí thải người ta sử dụng sơ đồ tuần hồn khơng khí một cấp nhằm nâng cao hiệu quả sử dụng hệ thống điều hịa khơng khí.

• Ưu nhược điểm:

Tận dụng nhiệt của khơng khí tái tuần hồn nên năng suất lạnh và năng suất làm khô giảm so với sơ đồ thẳng;

Sơ đồ có tái tuần hồn khơng khí

Hệ thống địi hỏi phải có thiết bị sấy khơng khí cấp II để sấy nóng khơng khí khi không thoả mãn điều kiện vệ sinh dẫn đến chi phí đấu tư tăng.

➢ Nguyên lý làm việc:

Khơng khí ngồi trời có trạng thái N (tN, φN ) với lưu lượng GN qua cửa lấy gió có van điều chỉnh (1), được đưa vào buồng hòa trộn (3) để hịa trộn với khơng khí hồi có trạng thái T(tT, T) với lưu lượng GT qua miệng hồi gió (2). Hỗn hợp hịa trộn có trạng thái C sẽ được đưa đến thiết bị xử lý nhiệt ẩm (4), tại đây nó được xử lý theo một chương trình định sẵn đến một trạng thái O và được quạt (5) vận chuyển theo kênh gió (6) vào phịng (8). Khơng khí sau khi ra khỏi miệng thổi (7) có trạng thái V vào phịng nhận nhiệt thừa QT, ẩm thừa WT và tự thay đổi trạng thái từ V đến T. Sau đó phần lớn khơng khí được hồi về qua các miệng hút 9 theo kênh hồi gió (10) vào thiết bị hịa trộn và một phần khí thải được thải ra ngồi theo cửa thải gió (12).

➢ Các thiết bị chính:

Quạt cấp gió, quạt hồi gió, thiết bị xử lý khơng khí, thiết bị sấy khơng khí cấp II, hệ thống kênh cấp gió, hồi gió, miệng thổi và miệng hút

2.3.3. Sơ đồ tuần hồn khơng khí hai cấp

Để khắc phục nhược điểm của sơ đồ 1 cấp do phải có thiết bị sấy cấp II để đề phịng khi trạng thái V không thoả mãn điều kiện vệ sinh cần sấy nóng khơng khí, người ta sử dụng sơ đồ 2 cấp có thể điều chỉnh nhiệt độ khơng khí thổi vào phịng mà khơng cần có thiết bị sấy cấp II.

a. Sơ đồ điều chỉnh nhiệt độ thổi vào:

• Ưu nhược điểm:

Nhiệt độ thổi vào phịng có thể dễ dàng điều chỉnh được nhờ điều chỉnh lượng gió trích GT2, nhằm nâng nhiệt độ thổi vào phòng thoả mãn điều kiện vệ sinh. Do đó, sơ đồ hai cấp có điều chỉnh nhiệt độ không cần trang bị thiết bị sấy cấp II;

- Công suất lạnh giảm : Q0 = QT2.(IC1 - I0), Kw; - Lưu lượng gió giảm : Q = QT2.(dC1 - d0), kg/s;

Như vậy ta không phải đầu tư hệ thống xử lý khơng khí q lớn, cồng kềnh. Phải có thêm buồng hồ trộn thứ hai và hệ thống trích gió đến buồng hồ trộn này nên chi phí đầu tư và vận hành tăng.

b. Sơ đồ tuần hồn 2 cấp có điều chỉnh độ ẩm:

• Ưu nhược điểm:

- Nhiệt độ và độ ẩm khơng khí thổi vào phịng có thể điều chỉnh để thoả mãn điều kiện vệ sinh nên không cần thiết bị sấy cấp II và thiết bị phun ẩm bổ sung. - Năng suất lạnh và năng suất làm khô yêu cầu của thiết bị xử lý giảm so với sơ đồ

một cấp tương tự.

• Cơng suất lạnh giảm: Q0 = QT2.(IC1 - I0), KW; • Lưu lượng gió giảm: Q = QT2.(dC1 - d0), kg/s;

- Phải có thêm buồng hồ trộn thứ hai và hệ thống trích gió đến buồng hồ trộn này nên chi phí đầu tư, vận hành tăng.

2.3.4. Sơ đồ phun ẩm bổ sung

Sơ đồ này được sử dụng nhằm tiết kiệm năng lượng trong trường hợp cần tăng độ ẩm của khơng khí trong phịng nhưng vẫn tiết kiệm năng lượng;

Việc phun ẩm bổ sung có thể áp dụng cho bất cứ sơ đồ nào và đem lại hiệu quả nhiệt cao hơn. Năng suất gió và lạnh đều giảm;

Tuy nhiên phải có bố trí thêm thiết bị phun ẩm bổ sung trong phịng nên phải có chi phí bổ sung. Thực tế nó chỉ có thể áp dụng cho các phịng nhỏ và có yêu cầu đặc biệt về độ ẩm.

2.3.5. Chọn sơ đồ điều hịa khơng khí

Có 3 sơ đồ mùa hè thường được sử dụng để điều hịa khơng khí cho các cơng trình hiện nay: sơ đồ thẳng, sơ đồ tái tuần hoàn một cấp, sơ đồ tái tuần hồn 2 cấp.

Sơ đồ thẳng có nhược điểm rất lớn về kinh tế là ta sẽ tổn thất tồn bộ lượng nhiệt của khơng khí từ trong nhà thải ra ngồi, hơn nữa khơng gian điều hịa ở cơng trình này khơng phát thải nhiều chất độc hại nên việc không tận dụng hồi nhiệt sẽ tốn kém hơn nhiều. Do đó khơng chọn sơ đồ này.

Sơ đồ tuần hồn hai cấp tuy có thể tận dụng được lượng nhiệt nhiều nhất từ khơng khí thải ra, từ đó giảm được năng suất lạnh và năng suất làm khơ nhỏ nhất có thể so với các sơ đồ khác, đồng thời so với sơ đồ tuần hoàn một cấp lại giảm bớt được thiết bị sấy khống khí cấp 2. Tuy nhiên hệ thống phải thêm buồng hịa trộn thứ 2 và đường trích gió

đến buồng hịa trộn này, dẫn đến chi phí đầu tư và vận hành tăng lên so với sơ đồ tuần hồn một cấp, do đó khơng chọn.

Sơ đồ tuần hoàn một cấp cũng tận dụng được nhiệt lượng từ khơng khí thải nên giảm được năng suất lạnh và năng suất làm khô so với sơ đồ thẳng nhưng lại không bằng

sơ đồ tuần hồn hai cấp. Đối với cơng trình này ta chỉ xử lý nhiệt độ, khơng xử lý độ ẩm nên khơng cần thiệt bị xử lý khơng khí. Như vậy chi phí lắp đặt và vận hành của hệ thống sẽ giảm hơn nhiều so với hệ thống tuần hồn hai cấp.

Qua phân tích trên ta thấy sơ đồ tuần hoàn một cấp đáp ứng đủ yêu cầu và chi phí đầu tư vận hành tối ưu hơn các phương án còn lại nên chọn sơ đồ tuần hồn một cấp để áp dụng tính tốn cho cơng trình này.

2.4. Tính tốn sơ đồ điều hịa khơng khí một cấp

2.4.1. Xác định các điểm nút trên đồ thị I-d

a. Xác định điểm nút N, T, V.

Các điểm nút là các điểm đặc biệt sau mỗi quá trình xử lý, bao gồm trạng thái khơng khí tính tốn bên ngồi trời N, trạng thái tính tốn bên trong phịng T, trạng thái hòa trộn C, trạng thái xử lý nhiệt ẩm O và trạng thái trước khi thổi vào phòng V.

Mùa hè nước ta nhiệt độ và độ ẩm bên ngồi phịng thường cao hơn nhiệt độ và độ ẩm bên trong phịng, vì thế điểm N thường nằm bên phải và trên điểm T.

Để có thể xác định các điểm nút, ta hãy tiến hành phân tích đặc điểm của các quá trình:

- Quá trình NO là q trình xử lý khơng khí diễn ra ở thiết bị xử lý khơng khí. Trạng thái O cuối q trình xử lý khơng khí có độ ẩm rất cao, gần trạng thái bão hòa 0 = 90 ÷ 95% (ở đây ta chọn 0 = 95% )

- Q trình OV là q trình khơng khí nhận nhiệt khi dẫn qua hệ thống đường ống. Vì đường ống dẫn gió rất kín nên khơng có trao đổi ẩm với mơi trường, mà chỉ có nhận nhiệt, đó là q trình gia nhiệt đẳng dung ẩm. Vì tất cả các đường ống dẫn khơng khí lạnh đều bọc cách nhiệt nên tổn thất này khơng đáng kể, thực tế có thể coi V  O.

- Quá trình VT là q trình khơng khí tự thay đổi trạng thái khi nhận nhiệt thừa và

ẩm thừa. Điểm V là giao của đường song song với εT = QT/WT đi qua điểm T với đường φ0 = 95%.

Hình 2. 1 Biểu diễn sơ đồ tuần hoàn một cấp trên đồ thị I – d Từ phân tích trên ta có thể xác định các điểm nút như sau:

- Xác định các điểm N (tN, N), T (tT, T ) theo các thơng số tính tốn như chương 1 - Điểm hòa trộn C nằm trên đoạn NT và vị trí được xác định theo tỷ lệ hịa trộn sau:

N N T N G G G G G CN TC − = = Hoặc có thể xác định C qua IC , dC : . T . N C T N G G I I I G G = + , kJ/kg . T . N C T N G G d d d G G = + , g/kg Trong đó:

+ GN: Lưu lượng gió tươi cần cung cấp được xác định theo điều kiện vệ sinh, kg/s + G: Lưu lượng gió tổng tuần hồn qua thiết bị xử lý khơng khí, kg/s

+ GT: Lưu lượng gió tái tuần hồn qua thiết bị xử lý khơng khí, kg/s

Điểm V  O là giao của đường song song T = QT/WT đi qua điểm T với đường 0 = 95%. Nối CO ta có q trình xử lý khơng khí.

Nếu nhiệt độ tại điểm O khơng phù hợp điều kiện vệ sinh thì phải tiến hành xử lý khơng khí đến điểm V thỏa mãn điều kiện vệ sinh, tức là tV  tT – a.

I d N C T O=V  = = N T T  tT tN

a = 10oC nếu hệ thống điều hịa khơng khí thổi từ trên xuống. a = 7 oC nếu nếu hệ thống điều hịa khơng khí thổi từ dưới lên.

Khi đó các điểm O và V được xác định như sau:

- Từ T kẻ đường song song với T = QT/WT cắt tV = tT – a tại V. - Từ V kẻ đường thẳng đứng d = const cắt 0 = 95% tại O. Các điểm cịn lại vẫn giữ ngun.

Bảng 2. 4. Thơng số trạng thái tại các điểm nút Điểm φ (%) t (0C) d (g/kgkkk) I (kJ/kgkkk)

N 76.5 34.5 26 103.79

T 65 25 13 58

V=O 95 15 11.5 46.24

- Xác định điểm (VO):

Việc kiểm tra điều kiện vệ sinh: Trạng thái khơng khí thổi vào (điểm V) phải có nhiệt độ chênh lệch so với nhiệt độ trong phịng tT khơng q 10 ºC nếu thổi từ trên cao hoặc không quá 7 oC nếu thổi từ dưới lên, nghĩa là:

tV  tT - (7 10) oC;

Vì tV ≥ 25 - 10 = 15 oC nên ta chọn tV = 15 ºC; V =95%tra đồ thị i-d ta được: dV = 11.5 g/kgkkk và IV = 1,005tV + dV.(1,84t + 2500) = 46.24 kJ/kgkk.

b. Xác định lưu lượng gió thổi vào phịng G, lưu lượng gió tươi GN

- Năng suất gió cấp vào phịng:

T T V Q G I I = − , kg/s

Trong đó QT đã được tính ở mục 2.2.9, IT và IV lấy ở bảng 2.14 - Lượng khơng khí tươi GN:

. . 3600 k N k V G =n , kg/s; Trong đó:

+ n là tổng số người trong phịng, người

+ Vk là lượng khơng khí tươi cần cung cấp cho một người trong một đơn vị thời gian m3/h.người tra theo bảng 2.8 trang 37, TL[1] với nồng độ CO2 cho phép là β = 0,15.

Để đảm bảo điều kiện vệ sinh và cung cấp đủ oxy cần thiết ta chọn lượng gió tươi theo bảng 2.8 [T37-TL1] với cường độ vận động nhẹ ta có Vk = 25 m3/h.người, khi cường độ vận động nặng Vk= 61,7 m3/h.người (phịng Gym).

Tuy nhiên trong bất kì trường hợp nào thì lượng khơng khí tươi cũng khơng dưới 10% tổng lượng khơng khí cấp vào phịng vì sự hồ trộn khơng khí khơng thể tuyệt đối đồng đều.

Tóm lại:

Lưu lượng gió tươi khơng được nhỏ hơn 10% lưu lượng gió tổng G. Nếu GN < 10% thì lấy GN = 10%.G.

+ ρk = 1,2 kg/m3 là khối lượng riêng của khơng khí.

Ví dụ: xác định các lượng khơng khí cho Sảnh lễ tân tại tầng 1:

Lưu lượng gió cấp : G = QT

(IT−IV) = 19,563

58−46,24 = 1,66 (𝑘𝑔 𝑠⁄ )

Lượng gió tươi Gn: GN= 𝑉𝑘𝜌𝑘𝑛

3600 =

25.1,2.109

3600 =0,91 kg/s

Từ kết quả trên ta thấy: GN 0,1.G thõa mãn. Lưu lượng gió tái tuần hồn GT:

GT= G-GN= 1,66 – 0,91 = 0,75( kg/s)

Kết quả tính tốn lưu lượng gió thổi vào phịng G và lưu lượng gió tươi GN được thể hiện ở PHỤ LỤC 2.3

c. Xác định điểm hòa trộn C

Trạng thái điểm C (IC; dC) được xác định theo công thức:

N T C T N G G I = I . + I . , (kJ/kgkk) G G và N T C T N G G d = d . + d . , (g/kgkk) G G

Trong đó lưu lượng gió hồi GT được xác định theo cơng thức: GT = G – GN (kg/s),

Ví dụ: Xác định điểm hịa trộn C cho sảnh lễ tân tầng 1:

IC = ITGT G + IN. GN G = 58. 0.75 1.66+ 103,44. 0.91 1.66 = 82,89 (kJ kg⁄ kkk) dC = dTGT G + dN.GN G = 13. 0,75 1,66 + 26. 0,91 1.66 = 20.12(g kg kkk⁄ )

Kết quả thơng số tính tốn của điểm hồ trộn C xem bảng 2.10:

Ví dụ: tính năng suất lạnh và năng suất làm khô cho sảnh lễ tân tầng 1:

- Năng suất lạnh của thiết bị xử lý khơng khí:

Qo = G.( IC-Io ) (2-35) = 1.66.( 82,29– 20,12 )= 60.96 kW

- Năng suất làm khô:

Wo = G.(dC-do) (2-36)

=1,66(20,12– 11,5)

1000 = 14,34.10−3 kgẩm/s = 51,62 kgẩm/h

Từ các dữ liệu trên ta tính được trạng thái tại điểm C được thể hiện rỏ ở PHỤ LỤC 2.4:

2.4.2. Năng suất lạnh yêu cầu Q0

Năng suất lạnh yêu cầu Q0 được xác định theo công thức:

0 0 .( 0) . C C T T V I I Q G I I Q I I − = − = − , kW. Trong đó:

+ QT là nhiệt thừa của phòng, kW

+ IC, IT, IV, Io lần lượt là entanpi của trạng thái khơng khí tại điể C, T, V và O được xác định từ các bảng 2.16 và 2.18. Xem IC = IV. Kết quả được thể hiện như trong bảng 2.4.

2.5 . Kiểm tra đọng sương trên vách

Khi có độ chênh lệch nhiệt độ trong và ngoài trời xuất hiện một trường nhiệt độ trên vách bao che, kể cả cửa kính. Nhiệt độ trên bề mặt vách phía nóng không được nhỏ hơn nhiệt độ đọng sương. Nếu bằng hoặc thấp hơn nhiệt độ đọng sương trên vách thì sẽ sinh ra hiện tượng đọng sương. Hiện tượng đọng sương trên vách làm tổn thất nhiệt lớn lên, tải lạnh yêu cầu tăng mà còn làm mất mỹ quan do ẩm ướt, nấm mốc gây ra.

Mùa hè ta thực hiện chế độ điều hoà (làm lạnh), nhiệt độ bên ngồi lớn hơn bên trong. Khi đó tTW>tT>tTs như vậy không xảy ra hiên tượng đọng sương ở vách

trong.

Gọi tNs là nhiệt độ đọng sương vách ngồi, ta có điều kiện để khơng đọng sương

tWN > tSW

Theo phương trình truyền nhiệt ta có:

Lượng nhiệt truyền qua vách bằng lượng nhiệt toả từ vách ra khơng khí bên ngồi: k.(tN−tT) = N. (tN −tNW) [tr86 TL1] hay k = ( ) T N N w N t t t − − N t 

Khi giảm tNw thì k tăng, khi giảm tới tNs thì trên tường có hiện tượng đọng sương

khi đó ta được giá trị kmax. kmax =

Điều kiện không đọng sương được viết lại kmax= > k

Thay số ta có: tN = 34,5 oC

tNs = 29,7 0C tra đồ thị i-d với tN = 34,5 oC và N = 76,5%,

N

 = 23,3 W/m2 0C khi mặt ngồi vách tiếp xúc với khơng khí ngồi trời (theo bảng 3.16 trang 78 TL1)

Kiểm tra đọng sương

kmax = = 23,3(34,5−29,7) 34,5−25 = 11,77 W/ m 2 0C kmax > kt =1,67 W/ m2 0C kmax >kk =7,29 W/ m20C kmax > ks = 1,88 W/ m20C

 Vậy vào mùa hè khơng có hiện tượng đọng sương ở vách ngồi phịng và trên

sàn. ( ) T N N s N t t t − − N t  ( ) T N N s N t t t − − N t  ( ) T N N s N t t t − − N t 

CHƯƠNG 3: TÍNH CHỌN MÁY VÀ THIẾT BỊ CHO HỆ THỐNG ĐIỀU HÒA KHƠNG KHÍ

Như đã phân tích ở chương I ta chọn hệ thống điều hịa VRV cho cơng trình này. Chương này nhằm tính chọn các thiết bị của hệ thống như dàn lạnh, dàn nóng, bộ Refnet chia gas… của hệ thống điều hịa khơng khí VRV.

3.1. Chọn hãng sản suất

Theo phần phân tích các hệ thống điều hịa khơng khí và chọn hệ thống điều hịa khơng khí cho tịa nhà (chương 2) thì hệ thống điều hịa khơng khí cho tịa nhà là hệ thống điều hịa khơng khí VRV, giải nhiệt gió. VRV là một hệ thống điều hịa khơng khí hiện đại, là phát minh của hãng Daikin Nhật Bản, sử dụng môi chất R410A thân thiện với môi trường. Hệ thống VRV bao gồm các thiết bị chính sau: