Chương 4 : Cơ sở kỹ thuật điều hồ khơng khí
2. Hệ thống điều hịa khơng khí
2.2. Các hệ thống ĐHKK
2.2.1. Các kh u của hệ thống Đ KK
Hệ thống đhkk là hệ thống mà thiết bị nhiệt ẩm là thiết bị trao đổi nhiệt kiểu bề mặt, khơng khí chuyển động ngang qua bề ngồi thiết bị trao đổi nhiệt và thực hiện quá trình trao đổi nhiệt ẩm nhờ truyền nhiệt qua vách ngăn
Đồng thời quá trình trao đổi nhiệt cũng xảy ra quá trình trao đổi chất do một lượng ẩm trong khơng khí ngưng kết trên bề mặt trao đổi nhiệt. Quá trình xảy ra khi nhiệt độ bề mặt trao đổi nhiệt nhỏ hơn nhiệt độ đọng sương của khơng khí. Ngược lại khi nhiệt độ bề mặt lớn hơn nhiệt độ đọng sương thì khơng khí xảy ra hiện tượng ngưng kết và dung ẩm của khơng khí khơng đổi
Hầu hết các dàn lạnh máy điều hoà điều sử dụng dàn ống có cánh nhầm năng cao hiệu quả trao đổi nhiệt. Bên trong là môi chất lạnh hoặc tác nh n lạnh, phổ biến là nước lạnh hoặc glycol
2.2.2. Ph n loại hệ thống Đ KK
Có nhiều cách ph n loại hệ thống ĐHKK, cụ thể như sau: +/ Thiết bị sử lý nhiệt ẩm
Hệ thống điều hoà cục bộ
Hệ thống điều hoà kiểu ph n tán Hệ thống điều hồ trung t m
119
Hệ thống điều hoà giải nhiệt b ng nước water cooled Hệ thống điều hồ giải nhiệt b ng khơng khí air cooled
2.2.2. . Hệ thống kiểu cục bộ
Là hệ thống chỉ điều hồ khơng khí trong một phạm vi h p, thường chỉ là một phòng riêng độc lập hoặc một vài phòng nhỏ, gồm bốn loại phổ biến sau:
Máy điều hoà dạng cửa sổ windo type Máy điều hoà kiểu rời split type
Máy điều hoà kiểu ghép multi – split type) Máy điều hoà rời dạng tủ thổi trực tiếp
Máy điều hồ cục bộ có cơng suất nhỏ và ln có dàn nóng được giải nhiệt b ng gió
2.2.2.2. Máy điều hồ dạng cửa sổ
+/ Cấu tạo:
Là một tổ máy được lắp đặt hoàn chỉnh thành một khối chữ nhật, trên đó có đầy đủ dàn nóng, dàn lạnh, đường ống dẫn gas, hệ thống điện và ga đ được nạp s n
Hình 4.7. Cấu tạo má ĐHKK 1 cụm
Ƣu i m:
Dể lắp đặt và sử dụng
R tiền, khơng địi hỏi có tay nghề
120
Cơng suất nhỏ, ồn, mất thẩm mỹ của cơng trình và nhà ở, khó chọn vị trí cho dàn lạnh và dàn nóng, khó vệ sinh, kiểu loại khơng nhiều nên người sử dụng khó khăn lựa chọn
2.2.2.3. Máy điều hồ kh ng khí kiểu rời ( hai m nh)
Ph n loại:
Theo đặc điểm của dàn lạnh có thể chia ra: Máy điều hoà gắn tường, đặt nền, áp trần, giấu trần, cassette, máy điều hoà kiểu vệ tinh
+/ Các loại dàn lạnh:
Dàn lạnh đặt sàn Floor Standing type : Có cửa thổi gió đặt phía trên, cửa hút đặt bên hơng, phía trước. Loại này thích hợp cho khơng gian h p
Hình 4.8. Dàn lạnh má ĐHKK ki u t sàn
- Dàn lạnh treo tường Wall mounted : Loại này phổ biến nhất, được nhiều người lựa chọn, nó được lắp đặt trên tường, có cấu tạo rất đ p, gió ph n phối đều trong phịng
Hình 4.9. Dàn lạnh má ĐHKK ki u treo tƣờng
- Loại áp trần under ceiling, ceiling suspended : loại này được đặt áp sát laphong, dàn lạnh áp trần thích hợp cho các cơng trình có trần thấp và rộng. Gió
121
được thổi ra đi sát trần , gió hồi về phía dưới dàn lạnh. Tuy bên ngoài giống với loại đặt sàn nhưng máng hứng nước ngưng bên trong bố trí khác nhau
Hình 4.10. Dàn lạnh má ĐHKK ki u áp tr n
- Loại cassette: Được lắp áp lên trần, với toàn bộ dàn lạnh n m khuất trong laphong, phần nhô xuống dưới là phần mặt nạ. Mặt nạ có một cửa hút n m ở giữa và các miệng thổi bố trí ở bốn phía
Hình 4.11. Dàn lạnh má ĐHKK ki u m tr n
- Loại giấu trần concealed type, duct connection : Được lắp đặt hồn tồn trên laphong. Để dẫn gió xuống phịng và hồi gió trở lại bắt buộc phải có ống cấp, hồi gió và các miệng thổi , miệng hút
122
Hình 4.12. Dàn lạnh má ĐHKK ki u giấu tr n
- Loại vệ tinh ceiling mounted built – in : Dàn lạnh kiểu vệ tinh gồm một dàn chính có bố trí miệng hút, dàn chính được nối với các vệ tinh, đó là các hộp có các cửa thổi gió. Các vệ tinh được nối với dàn chính qua ống nối mềm
Dàn nóng: Là dàn trao đổi nhiệt kiểu ống đồng có cánh nhơm, có quạt kiểu hướng trục. Cấu tạo cho phép lắp đặt ngồi trời mà khơng cần che chắn mưa
ng dẫn gas: Liên kết giữa dàn nóng và dàn lạnh là một cặp ống dịch lỏng vá gas. Kích c ống được ghi rõ trong các tài liệu kỹ thuật của máy hoặc có thể căn cứ vào các đầu nối của nó. ng dịch nhỏ hơn ống gas. Các ống dẫn khi lắp đặt nên k p vào nhau để tăng hiệu quả làm việc của máy. Ngoài cùng bọc ống mút cách nhiệt
Ƣu i m:
Có nhiều kiểu loại, dể chọn vị trí lắp đặt. Rất tiện lợi cho không gian nhỏ h p, và các hộ gia đình, d sử dụng, bảo dư ng sửa chữa..
Nhƣ c i m:
Công suất hạn chế, độ dài đường ống và chênh lệch độ cao giữa các dàn bị hạn chế, giải nhiệt b ng gió nên hiệu quả khơng cao vào ngày nắng nóng , khó lắp đặt, địi hỏi có tay nghề
2.2.2.4. Máy điều hồ kiểu ghép
Máy điều hoà kiểu ghép thực chất là máy điều hồ gồm một dàn nóng và 2 đến 4 dàn lạnh, thường các hệ thống hoạt động độc lập không phụ thuộc vào nhau. Máy điều hoà kiểu ghép tương tự máy điều hồ kiểu rời
Có các ưu điểm sau: Tiết kiệm được không gian lắp đặt dàn nóng, chung điện nguồn , giảm chi phí lắp đặt
123
2.2.2.5. Máy điều hồ kiểu rời dạng tủ thổi tr c tiếp
Đ y là chủng loại máy rất hay được lắp đặt ở các nhà hàng và sảnh của các cơ quan
Công suất máy từ 36000 đến 120000 Btu h
Ưu điểm của máy là gió lạnh được tuần hồn và thổi trực tiếp vào khơng gian điều hồ nên tổn thất nhiệt thấp, chi phí lắp đặt khơng cao. Mặt khác độ ồn của máy nhỏ nên mặc dù có cơng suất trung bình nhưng vẫn có thể lắp đặt ngay trong phịng mà khơng sợ bị ảnh hưởng
Hình 4.13. Má ĐHKK ki u ứng
Dàn nóng:
Là dàn trao đổi nhiệt ống đồng cánh nhơm, quạt hướng trục có thể thổi ngang hoặc thổi đứng, máy nén lạnh dạng kín được đặt bên trong dàn nóng
Dàn lạnh:
Có dạng hộp khối dạng tủ , cửa thổi gió bố trí phía trên cao, thổi ngang cửa hút phía bên dưới. Trên miệng thổi có các cánh hướng dịng có thể đứng n hoặc chuyển động qua lại để hướng gió đến các vị trí cần thiết. Phí trước cửa hút có phin lọc bụi, định k người sử dụng cần vệ sinh phin lọc cẩn thận
Bộ điều khiển đặt trước dàn lạnh, ở đó có đầy đủ các chức năng điều khiển các thơng số : nhiệt độ, tốc độ gió, chọ chế độ làm việc ….
2.2.2.6. Hệ thống kiểu phân tán
Máy điều hoà kiểu ph n tán là máy điều hồ ở đó kh u xử lý khơng khí ph n tán tại nhiều nơi, nghĩa là hệ thống có nhiều dàn lạnh
124 Kiểu ph n tán có 2 dạng phổ biến sau:
Máy điều hoà kiểu VRV Variable Refrigerant Volume Máy điều hoà kiểu làm lạnh b ng nước Water chiller
2.2.2.7. Máy điều hồ kh ng khí VRV
Máy điều hồ VRV cho phép có thể kéo dài khoảng cách giữa dàn nóng và dàn lạnh lên đến 100m và chênh lệch độ cao tới 50m, công suất máy cũng đạt giá trị trung bình
Năng suất lạnh được xác định từ cơng thức 0 2 0 1 0 . . . . 4 . . . q d sznq v V Q lt (4-10) Trong đó: : hệ số cấp máy nén lt V : thể tích hút lý thuyết, m3 s
q0 :năng suất lạnh riêng của máy nén kJ kg S : chiều dài quét của pittong, m
Hình 4.14. Má ĐHKK ki u VRV
Dàn nóng : Là dàn trao đổi nhiệt lớn hoặc tổ hợp một vài dàn nóng, cũng là dạng trao đổi nhiệt cánh nhơm trong có bố trí quạt hướng trục, thổi gió lên phía trên.Động cơ máy nén và các thiết bị phụ của hệ thống làm lạnh đặt ở dàn nóng, máy nén lạnh thường là máy nén kín loại ly t m dạng xoắn
125
Dàn lạnh: VRV có số dàn lạnh trong khoảng 4 đến 16 dàn , Mi n sao tổng công suất của dàn lạnh dao động trong khoảng 50 ÷ 130 cơng suất dàn nóng. Hiện nay có một số h ng giới thiệu các chủng loại máy mới có số dàn nhiều hơn.Trong hệ thống có nhiều dàn lạnh kiểu dáng và cơng suất khác nhau. Các dàn hoạt động không độc lập với nhau thông qua bộ điều khiển. Khi các dàn lạnh trong hệ thống hoạt động giảm thì hệ thống tự điều chỉnh công suất một cách tương ứng. Hệ thống ống đồng được nối với nhau b ng các chi tiết ghép nối chuyên dụng gọi là REFNET rất tiện lợi
Ưu điểm: một dàn nóng cho phép lắp nhiều dàn lạnh, với cơng suất và kiểu dáng khác nhau, r tiền hơn hệ thống làm lạnh b ng nước
Nhược điểm: Vì dàn nóng giải nhiệt b ng gió nên hiệu quả làm việc chưa cao, phụ thuộc nhiều vào thời tiết. Số dàn lạnh bị hạn chế chỉ thích hợp cho các hệ thống cơng suất vừa
2.2.2.8. Máy điều hồ kh ng khí làm lạnh bằng nước (water chiller)
Hệ thống điều hồ khơng khí kiểu làm lạnh b ng nước là hệ thống trong đó cụm máy làm lạnh khơng trực tiếp xử lý khơng khí mà làm lạnh nước đến khoảng 70C. Sau đó nước được dẫn theo đường ống có bọc cách nhiệt đến các dàn trao đổi nhiệt gọi là FCU và AHU để xử lý nhiệt ẩm khơng khí, như vậy trong hệ thống này nước sử dụng làm chất tải lạnh
126
2.3. Các phƣơng pháp và thiết bị x lý kh ng khí
2.3.1. àm lạnh khơng khí:
a. Làm lạnh b ng dàn ống có cánh:
Trong kỹ thuật Đhkk, người ta sử dụng phổ biến các thiết bị trao đổi nhiệt kiểu bề mặt để làm lạnh khơng khí
Phổ biền nhất là dàn trao đổi nhiệt kiểu ống đồng cánh nhơm. Khơng khí chuyển động bên ngồi dàn trao đổi nhiệt. Bên trong có thể là nước lạnh chất tải lạnh hoặc chính mơi chất lạnh bay hơi
Khơng khí khi chuyển động qua dàn lạnh một mặt được làm lạnh , mặt khác một phần hơi nước có thể ngưng tụ trên bề mặt trao đổi nhiệt và chảy xuống máng hứng nước ngưng
Hình 4.16. Dàn lạnh làm lạnh kh ng khí
b. Làm lạnh bằng nƣớc phun ã x lý:
Làm lạnh khơng khí thơng qua thiết bị trao đổi nhiệt kiểu hỗn lợp, cho phun nước lạnh đ xử lý tiế xúc trực tiếp với khơng khí để làm lạnh. Khơng khí qua buồng phun nhiệt độ giảm còn dung ẩm có thể tăng giảm hoặc không đổi tu thuộc vào nhiệt độ. Trong thiết bị buồng phun, nước được phun thành những giọt nhỏ li ti nhờ các vòi phun. Do các giọt nước rất nhỏ nên diện tich tiếp xúc cực k lớn, tuy nhiên ở trong buồng phun thời gia tiếp xúc giữa khơng khí với nước rất nhỏ , nên hiệu quả trao đổi nhiệt ẩm ít nhiều cũng bị hạn chế
127
Thiết bị buồng phun được sử dụng nhiều trong công nghiệp dệt và nhiều ngành khác
Hình 4.17. Buồng x lạnh kh ng khí
c. Làm lạnh bằng nƣớc tự nhiên:
Trong những trường hợp khi yêu cầu nhiệt độ khơng khí cần làm lạnh khơng thấp q, có thể dùng nước tự nhiên chưa làm lạnh và cho bay hơi vào trong khơng khí để giảm nhiệt độ của nó. Mức độ làm lạnh khơng khí phụ thuộc vào độ ẩm của nó và nhiệt độ của nước : các loại quạt nước
Hình 4.18. Má làm lạnh bằng nƣớc tự nhiên
. Lớp vật liệu xốp mao d n 2. Quat gi 3. Bơm nước 4 5 : Mặt trước 6 : Máng hứng nước 7: Van phao khống chế mức nước
128
2.3.2. ia nhiệt khơng khí sưởi ấm
a. Gia nhiệt bằng dàn ống c cánh s dụng nƣớc n ng:
Gia nhiệt b ng thiết bị trao đổi nhiệt bề mặt sử dụng nước hoặc hơi nước nóng. Thường là dàn ống có cánh, khơng khí chuyển động cư ng bức bên ngoài ngang qua dàn ống, nước hoặc hơi chuyển động bên trong
b. Gia nhiệt bằng dàn ống c cánh s dụng gas n ng:
Là dùng các máy lạnh hai chiều, về mùa đơng nhờ hệ thống van đảo chiều hốn đổi chức năng của dàn nóng và dàn lạnh, cho nên khơng khí thổi trong phịng là khơng khí nóng của dàn nóng. Trong trường hợp này khơng khí cũng được gia nhiệt b ng dàn ống có cánh sử dụng gas nóng của hệ thống lạnh
Gia nhiệt b ng dàn ống có cánh sử dụng gas nóng Một biện pháp khác cũng hay được sử dụng là dùng các máy lạnh 2 chiều. Trong các máy này về mùa Đông nhờ hệ thống van đảo chiều hốn đổi chức năng của dàn nóng và dàn lạnh, nhờ vậy khơng khí thổi vào phịng là khơng khí nóng của dàn nóng.
Như vậy trong trường hợp này khơng khí cũng được gia nhiệt b ng dàn ống có cánh sử dụng gas nóng của hệ thống máy lạnh.
Hình 4.19. Gia nhiệt bằng gas n ng
c. Gia nhiệt bằng thanh iện trở:
Sấy khơng khí b ng các điện trở thay cho thay cho các thiết bị trao đổi nhiệt bề mặt, d y điện trở được bố trí trên các dàn lạnh của điều hồ. Về mùa đơng chỉ
129
có quạt và thanh điện trở làm việc . Khơng khí sau khi chuyển động qua thanh điện trở sẽ được sưởi ấm theo quá trình gia nhiệt đẳng dung ẩm
Cấu tạo của thanh điện trở gồm 3 lớp, bên trong cùng là d y kim loại có điện trở suất rất lớn , d y được bọc cách nhiệt b ng lớp vật liệu cách nhiệt dạng bột. Ngoài cùng là lớp vỏ kim loại có cánh tản nhiệt lớn
Thanh điện trở được gắn trực tiếp lên các bộ trao đổi nhiệt và hoạt động khơng đồng thời với hệ thống lạnh
Hình 4.20. Gia nhiệt bằng iện trở
2.3.3. Làm khô kh ẩm hay giảm ẩm cho khơng khí
Trong đời sống và cơng nghiệp, nhiều lúc địi hỏi giảm độ ẩm của khơng khí như chế tạo linh kiện điện tử….Q trình đó thường được thực hiện b ng cách ngưng kết hơi nước trên các bề mặt nhiệt độ thấp hoặc nhờ các loại hoá chất đặc biệt
a. Làm kh bằng dàn lạnh:
Quá trình làm lạnh thường kèm theo làm khơ nó , do hơi ẩm trong khơng khí ngưng kết lại trên bề mặt của thiết bị, điều kiện để tạo ra ngưng kết hơi ẩm là nhiệt độ bề mặt của dàn lạnh phải nhỏ hơn nhiệt độ đọng sương của khơng khí. Điều kiện đó luôn thoả m n do nhiệt độ của tác nh n lạnh bên trong rất thấp
Thường nhu cầu giảm ẩm ít có nhu cầu trên thực tế
Q trình này thường được di n ra kèm theo quá trình làm lạnh
130
Khi phun nước lạnh có nhiệt độ nhỏ hơn nhiệt độ điểm sương của khơng khí thì một phần hơi ẩm trong khơng khí sẽ ngưng tụ lại trên bề mặt của các giọt nước . Như vậy một giọt nước phun đóng vai trị như những bề mặt ngưng kết làm tích tụ nước và tăng khối lượng các giọt nước trong khơng khí ẩm. Tuy nhiên đ y là một q trình phức tạp nên rất khó khống chế và điều khiển
c. Làm kh bằng má h t ẩm:
Máy hút ẩm có các thiết bị như một máy điều hoà dạng cửa sổ, nhưng các dàn nóng và dàn lạnh được bố trí khác nhau. Trong máy hút ẩm khơng khí vào một đầu và ra đầu kia sau khi chuyển động qua dàn lạnh và dàn nóng. Q trình thực hiện như sau: Khơng khí được quạt 2 hút đưa qua dàn lạnh 4. Ở đ y thực