BÀI 2 : THIẾT KẾ LẮP ĐẶT SƠ BỘ HỆ THỐNG ĐIỀU HỊA KHƠNG KHÍ
1. CHỌN MÁY VÀ THIẾT BỊ CHO HỆ THỐNG ĐHKK: MÁY NÉN, AHU,
1.1. Chọn máy lạnh cho hệ thống ĐHKK
Trên cơ sở xây dựng và tính tốn các sơ đồ ĐHKK đã nêu ở phần trên, chúng ta hồn tồn xác định được cơng suất u cầu của từng thiết bị có trong hệ thống ĐHKK. Vấn đề được đặt ra trong BÀI này là: chúng ta phải đi tính chọn các máy
68
và thiết bị như thế nào để phù hợp với các yêu cầu của hệ thống ĐHKK đã lựa chọn. Cơng việc tính tốn máy và thiết bị bao gồm:
- Phân tích lựa chọn hệ thống ĐHKK cho phù hợp với yêu cầu cụ thể cho từng loại cơng trình.
- Xác định cơng suất của Máy và thiết bị lạnh vừa lựa chọn khi chúng làm việc ở chế độ thực tế.
➢ Phân tích lựa chọn hệ thống ĐHKK:
Hệ thống ĐHKK là một tập hợp máy móc, thiết bị, dụng cụ, ... để tiến hành các q trình xử lí khơng khí như sưởi ấm, làm lạnh, khử ẩm, gia ẩm, ... điều chỉnh khơng chế và duy trì các thơng số vi khí hậu trong nhà như nhiệt độ, độ ẩm, độ sạch, khí tươi, sự tuần hồn phân phối khơng khí trong phịng nhằm đáp ứng nhu cầu tiện nghi và công nghệ.
Việc lựa chọn hệ thống điều hịa thích hợp cho cơng trình là hết sức quan trọng, nó đảm bảo cho hệ thống đáp ứng được đầy đủ những yêu cầu của cơng trình. Nói chung, một hệ thống ĐHKK thích hợp khi thỏa mãn các yêu cầu do cơng trình đề ra cả về kỹ thuật, mỹ thuật, môi trường, sự tiện dụng về vận hành, bảo dưỡng, sửa chữa, độ an toàn, độ tin cậy, tuổi thọ và hiệu quả kinh tế cao.
Ví dụ, khi thiết kế hệ thống ĐHKK cho một tòa nhà hoặc một phân xưởng
có năng suất lạnh yêu cầu dưới 100 tấn lạnh (350kW) thì chỉ nên dùng loại tổ hợp gọn mà không dùng loại trung tâm nước. Nhưng đối với một tòa nhà chung cư, dù năng suất lạnh yêu cầu có lớn đến mấy cũng khơng thể dùng hệ thống trung tâm nước vì ở Việt Nam chưa có thói quen tính tiền điều hịa theo kiểu khốn diện tích vì mức sống cịn chưa cao, hơn nữa nhiều gia đình khơng có thói quen dùng điều hịa, vì vậy tốt hơn hết là để gia đình tự trang bị, sử dụng và tự chịu tiền điện. Ở các nước phương Tây, việc sưởi ấm mùa đơng và điều hịa mùa hè thường được tính khốn ngay vào tiền nhà vì các hệ thống cung cấp năng lượng này đều là kiểu trung tâm; nhưng chắc ở Việt Nam, chế độ này cịn lâu mới thực hiện được. Do đó các chung cư cao vài chục tầng ở các khu Linh Đàm, Định Cơng, Trung Hịa vẫn phải thiết kế để các hộ gia đình có điều kiện tự lắp đặt các máy điều hòa cục bộ kiểu cửa sổ, 2 hoặc nhiều cụm kiểu tách tùy chủ hộ.
Các loại hệ thống ĐHKK hiện nay rất đa dạng và phong phú đáp ứng nhiều ứng dụng cụ thể của hầu hết các ngành kinh tế, tuy nhiên để có thể lựa chọn thích hợp các hệ thống ĐHKK cúng ta cần phải biết được các đặc điểm cấu tạo và nguyên lí làm việc của từng loại hệ thống ĐHKK (phần này sẽ được trình bày chi tiết ở các mục sau).
69
➢ Xác định công suất thực của hệ thống ĐHKK khi chế độ làm việc thay
đổi:
Cũng giống như hệ thống lạnh, năng suất lạnh của hệ thống hoặc một máy ĐHKK không phải cố định mà luôn luôn thay đổitheo điều kiện môi trường, nghĩa là năng suất lạnh của máy điều hòa nhiệt độ tăng khi nhiệt độ trong phịng tăng và nhiệt độ ngồi nhà giảm và ngược lại giảm khi nhiệt độ trog phòng giảm và nhiệt độ ngồi nhà tăng. Nói tóm lại Q0 = f(t0, tk).
Nhà chế tạo thường cho năng suất của máy ĐHKK ở dạng đồ thị và dạng bảng phụ thuộc nhiệt độ trong nhà và bên ngoài trong catalog kỹ thuật. Trong catalog thương mại thường chỉ có năng suất lạnh ở một chế độ tiêu chuẩn nên muốn biết năng suất lạnh ở chế độ khác cần phảitính tốn hiệu chỉnh theo chế độ làm việc thực.
Vấn đề hiệu chỉnh và xác định năng suất lạnh thực của các máy điều hịa khơng khí thường rất phiền phức vì phải biết trước được rất nhiều các thơng số thì mới có thể tính tốn được. Để đơn giản và dễ sử dụng cho người kĩ thuật trong thực tế, chúng tôi xin giới thiệu phương pháp ước đoán năng suất lạnh thực theo kinh nghiệm.
Phương pháp này dễ dùng và đảm bảo được sai số cho phép.
Trong thực tế, hầu hết trong các catalog của các máy ĐHKK các hãng chế tạo chỉ cho công suất máy ở chế độ làm việc tiêu chuẩn.
- Đối với các máy ĐHKK của Nga và các nước thuộc phe xã hội chủ nghĩa cũ thì chế độ làm việc tiêu chuẩn của máy ĐHKK như sau:
+ Nhiệt độ sôi: t0 = 5C + Nhiệt độ qua nhiệt hơi hút: tqn = 15C + Nhiệt độ ngưng tụ: tk = 35C + Nhiệt độ quá lạnh lỏng: tql = 30C.
- Đối vớicác máy ĐHKK của Mỹ - Nhật thì chế độ làm việc tiêu chuẩn như sau:
+ Nhiệt độ trong nhà khô và ướt: tT = 27C, tư = 19C (đôi khi tư = 19,5C) + Nhiệt độ ngoài nhà tk = 35C.
70
Trên cơ sở các chế độ làm việc tiêu chuẩn của hai dịng máy nêu trên, khi muốn chuyển đổi sang cơng suất lạnh thực tế khi máy làm việc ở chế độ thực ta có thể áp dụng theo kinh nghiệm tính theo hệ số hiệu chỉnh năng suất lạnh αt :
- Nhiệt độ bay hơi giảm 1C so với nhiệt độ tiêu chuẩn (nhiệt độ trong phòng giảm 1C) năng suất lạnh thực giảm 3,3% so với năng suất lạnh tiêu chuẩn.
- Nhiệt độ ngưng tụ tăng 1C (nhiệt độ ngồi trời tăng 1C) so với nhiệt đơ tiêu chuẩn, năng suất lạnh thực giảm 1%.
Tính hệ số hiệu chỉnh năng suất lạnh
Điều kiện sử dụng phương pháp này:
1. Có một bảng năng suất lạnh phụ thuộc nhiệt độ trong nhà ngoài trời của catalog kỹ thuật một máy điều hòa cùng loại, cùng một họ.
2. Lập bảng hệ số hiệu chỉnh từ bảng năng suất lạnh trong catalog kỹ thuật ∝𝑡= 𝑄𝑄0𝐺
0𝑇𝐶𝐺 (2.1)
Trong đó
αt : hệ số hiệu chỉnh năng suất lạnh
Q0G: năng suất lạnh catalog gốc có cùng nhiệt độ trong nhà và ngồi trời Q0GTC: năng suất lạnh tiêu chuẩn catalog gốc
Năng suất lạnh thực:
Q0 = αt . Q0TC (2.2)
Q0TC: năng suất lạnh tiêu chuẩn tra được ở catalog thương mại
Ví dụ:
Hãy xác định năng suất lạnh thực tế của một máy ĐHKK của Nga có kí hiệu là P80 mơi chất lạnh R22, có năng suất lạnh ở điều kiện tiêu chuẩn Q0TC = 216 kW. Khi máy làm việc ở chế độ: t0 = 0C, tqn = 10C, tk = 40C, tql = 35C.
Giải:
Áp dụng phương pháp trên ta có:
- Nhiệt độ bay hơi thực t0 = 0C giảm đi so với t0TC là: t0 = 5 - 0 = 5C, vậy năng suất lạnh giảm đi là ΔQ0 = 5.3,3% = 16,5%.
71
- Nhiệt độ ngưng tụ thực tk = 40C tăng lên so với tkTC là: tk = 40 – 35 = 5C, vậy năng suất lạnh giảm đi là ΔQ0 = 5.1% = 5%.
- Vậy Q0 thực bằng:
Q0thực = [100% - (16,5 + 5)%].Q0TC = 169,56 kW.
Chú ý:
Khi áp dụng các phương pháp trên để tính tốn cơng suất lạnh thực cho loại máy 2 hay nhiều cụm (máy điều hịa tách) thì ngồi việc tính tốn cơng suất lạnh thực tế thay đổi theo nhiệt độ cịn phải tính đến ảnh hưởng của đường ống nối gas và độ cao chênh lệch giữa hai cụm dàn nóng và dàn lạnh. Nếu các giá trị đều nằm ngoài giá trị cho phép của nhà chế tạo, thì phải hiệu chỉnh thêm cơng suất lạnh. Đường ống nối gas và độ cao chênh lệch giữa hai cụm dàn nóng và dàn lạnh càng lớn thì cơng suất lạnh càng giảm. Hệ số hiệu chỉnh công suất lạnh được cho trong catalog của nhà chế tạo.
Ví dụ: Theo tài liệu của hãng Daikin khi độ dài ống gas dài 30m, độ cao chênh lệch giữa cụm dàn nóng và dàn lạnh từ 0 30m thì năng suất lạnh giảm 7%.
1.1.1. Tính chọn hệ thống ĐHKK kiểu cục bộ
1.1.1.1. Đặc điểm chung
- Máy điều hịa cục bộ gồm hai loại chính là máy điều hịa cửa sổ và máy điều hòa tách năng suất lạnh đến 7kW (24000Btu/h). Đây là loại máy nhỏ, hoạt động hồn tồn tự động, lắp đặt, vận hành, bảo trì, bảo dưỡng sửa chữa dễ dàng, tuổi thọ trung bình, độ tin cậy lớn, giá thành rẻ, rất thích hợp với các phịng và các căn hộ nhỏ, tiền điện thanh toán riêng biệt.
- Nhược điểm cơ bản của máy cục bộ là rất khó áp dụng cho các phòng lớn, hội trường, phân xưởng, nhà hàng, cửa hàng, các tòa nhà cao tầng như khách sạn, văn phịng vì khi bố trí ở đây, các cụm dàn nóng bố trí bên ngồi sẽ là mất mỹ quan và phá vỡ kiến trúc của tòa nhà.
Trên thực tế loại máy điều hòa kiểu này gồm 4 loại phổ biến sau: - Máy điều hòa dạng cửa sổ (Window type)
- Máy điều hòa kiểu rời (split type)
- Máy điều hòa kiểu ghép (multi - split type).
72
a. Máy điều hịa khơng khí dạng của sổ (Window Type):
Máy điều hòa dạng cửa sổ thường được lắp đặt trên các tường trông giống như các cửa sổ nên được gọi là máy điều hịa khơng khí dạng cửa sổ.
Máy điều hoà dạng cửa sổ là máy điều hồ có cơng suất nhỏ nằm trong khoảng 7.000 ÷ 24.000 Btu/h với các model chủ yếu sau 7.000, 9.000, 12.000, 18.000 và 24.000 Btu/h. Tuỳ theo hãng máy mà số model có thể nhiều hay ít.
* Cấu tạo:
Về cấu tạo máy điều hoà dạng cửa sổ là một tổ máy lạnh được lắp đặt hoàn chỉnh thành một khối chữ nhật tại nhà máy sản xuất, trên đó có đầy đủ dàn nóng, dàn lạnh, máy nén lạnh, hệ thống đường ống ga, hệ thống điện và ga đã được nạp sẵn. Người lắp đặt chỉ việc đấu nối điện là máy có thể hoạt động và sinh lạnh.
Trên hình 2.1 là cấu tạo bên trong của một máy điều hồ dạng cửa sổ. Bình thường, dàn lạnh đặt phía bên trong phịng, dàn nóng nằm phía ngồi. Quạt dàn nóng và dàn lạnh đồng trục và chung mô tơ. Quạt dàn lạnh thường là quạt dạng ly tâm kiểu lồng sóc cho phép tạo lưu lượng và áp lực gió lớn để có thể thổi gió đi xa. Riêng quạt dàn nóng là kiểu hướng trục. Ở giữa máy có vách ngăn nhằm ngăn cách khoang dàn lạnh và khoang dàn nóng. Gió trong phịng được hút vào cửa hút nằm ở giữa phía trước máy và được đưa vào dàn lạnh làm mát và thổi ra cửa thổi gió đặt phía trên hoặc bên cạnh. Cửa thổi gió có các cánh hướng gió có thể chuyển động qua lại nhằm điều chỉnh hướng gió tới các vị trí bất kỳ trong phịng. Khơng khí giải nhiệt dàn nóng được lấy ở 2 bên hơng của máy. Khi quạt hoạt động gió tuần hồn vào bên trong và được thổi qua dàn nóng và sau đó ra ngồi. Khi lắp đặt máy điều hoà cửa sổ cần lưu ý đảm bảo các cửa lấy gió nhơ ra khỏi tường một khoảng nhất định khơng được che lấp các cửa lấy gió.
1- Dàn nóng; 4- Quạt dàn lạnh; 7- Cửa hút gió lạnh; 2- Máy nén; 5- Dàn lạnh; 8- Cửa thổi
gió; 3- Mơtơ quạt; 6- Lưới lọc; 9- Tường nhà.
73
Hình 2.2: Hình dạng bên ngồi của máy điều hồ cửa sổ
Phía trước mặt máy có bố trí bộ điều khiển. Bộ điều khiển cho phép điều khiển và chọn các chế độ sau:
- Bật tắt máy điều hoà ON - OFF
- Chọn chế độ làm lạnh và không làm lạnh - Chọn tốc độ của quạt: Nhanh, vừa và chậm - Đặt nhiệt độ phòng.
- Ngồi ra trong một số máy cịn có thêm các chức năng hẹn giờ, chế độ làm khô, chế độ ngủ ...
Về chủng loại, máy điều hồ cửa sổ có 2 dạng: chỉ làm lạnh (máy 1 chiều) và vừa làm lạnh vừa sưởi ấm (máy 2 chiều). Ở máy 2 chiều nóng lạnh có cụm van đảo chiều cho phép hốn đổi vị trí dàn nóng và dàn lạnh vào các mùa khác nhau trong năm.
Mùa hè dàn lạnh trong phịng, dàn nóng bên ngồi, chức năng máy lúc này là làm lạnh. Mùa đơng ngược lại dàn nóng ở trong phịng, dàn lạnh bên ngồi phòng, lúc này máy chạy ở chế độ bơm nhiệt, chức năng của máy là sưởi ấm.
Máy nén lạnh của máy điều hoà cửa sổ là máy lạnh kiểu kín.
Giữa khoang dàn nóng và khoang dàn lạnh có cửa điều chỉnh cấp gió tươi, cho phép điều chỉnh lượng khí tươi cung cấp vào phịng.
Khoang đáy của vỏ máy dùng chứa nước ngưng rơi từ dàn lạnh và hướng dốc ra cửa thoát nước ngưng.
Hệ thống điện và ống gas được lắp đặt hoàn chỉnh tại nhà máy. Đối với máy điều hoà dạng cửa số thiết bị tiết lưu là chùm các ống mao bằng đồng.
74
* Đặc điểm máy điều hoà cửa sổ:
Ưu điểm:
- Dễ dàng lắp đặt và sử dụng.
- Giá thành tính trung bình cho một đơn vị cơng suất lạnh thấp
- Đối với cơng sở có nhiều phịng riêng biệt, sử dụng máy điều hồ cửa sổ rất kinh tế, chi phí đầu tư và vận hành đều thấp.
Nhược điểm:
- Công suất bé, tối đa là 24.000 Btu/h
- Đối với các tồ nhà lớn, khi lắp đặt máy điều hịa dạng cửa sổ thì sẽ phá vỡ kiến trúc và làm giảm vẻ mỹ quan của cơng trình.
- Dàn nóng xả khí nóng ra bên ngồi nên chỉ có thể lắp đặt trên tường ngoài. Đối với các phịng nằm sâu trong cơng trình thì khơng thể sử dụng máy điều hồ dạng này, nếu sử dụng cần có ống thốt gió nóng ra ngồi rất phức tạp. Tuyệt đối khơng nên xả gió nóng ra hành lang vì nếu xả gió nóng ra hành lành sẽ tạo ra độ chênh nhiệt độ rất lớn giữa khơng khí trong phịng và ngồi hành lang rất nguy hiểm cho người sử dụng.
- Kiểu loại khơng nhiều nên người sử dụng khó khăn lựa chọn. Hầu hết các máy có bề mặt bên trong khá giống nhau nên về mặt mỹ quan người sử dụng khơng có một sự lựa chọn rộng rãi.
* Một số vấn đề cần lưu ý khi sử dụng:
- Không để các vật che chắn làm ảnh hưởng tới tuần hồn gió ở dàn lạnh và dàn nóng.
- Khi vừa dừng máy không nên cho chạy lại ngay, mà chờ khoảng 3 phút cho áp lực ga trong hệ thống trở lại cân bằng, rồi mới chạy lại.
- Định kỳ vệ sinh phin lọc hút.
- Không nên đặt nhiệt độ phịng q thấp vừa khơng kinh tế lại khơng đảm yêu cầu vệ sinh.
b. Máy điều hịa khơng khí kiểu rời:
Để khắc phục nhược điểm của máy điều hồ cửa sổ là khơng thể lắp đặt cho các phịng nằm sâu trong cơng trình và sự hạn chế về kiểu mẩu, người ta phát minh ra máy điều hồ kiểu rời, ở đó dàn nóng và dàn lạnh được tách thành 2 khối. Vì vậy
75
máy điều hồ dạng này cịn có tên là máy điều hoà kiểu rời hay máy điều hoà 2 mãnh.
Máy điều hịa rời gồm 2 cụm dàn nóng và dàn lạnh được bố trí tách rời nhau . Nối liên kết giữa 02 cụm là các ống đồng dẫn gas và dây điện điều khiển. Máy nén thường đặt ở bên trong cụm dàn nóng, điều khiển làm việc của máy từ dàn lạnh thơng qua bộ điều khiển có dây hoặc điều khiển từ xa
Máy điều hồ kiểu rời có cơng suất nhỏ từ 9.000 Btu/h ÷ 60.000 Btu/h, bao gồm chủ yếu các model sau: 9.000, 12.000, 18.000, 24.000, 36.000, 48.000 và 60.000 Btu/h. Tuỳ theo từng hãng chế tạo máy mà số model có khác nhau.
* Phân loại:
- Theo chế độ làm việc người ta phân ra thành hai loại máy 1 chiều và máy