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 khâu của hệ thống ĐHKK
Hệ thống đhkk là hệ thống mà thiết bị nhiệt ẩm là thiết bịtrao đổi nhiệt kiểu bề mặt, khơng khí chuyển động ngang qua bề ngoài 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 hồ điều sử dụng dàn ống có cánh nhầm năng cao hiệu quả trao đổi nhiệt. Bên trong là môi chất lạnh hoặc tác nhân lạnh, phổ biến là nước lạnh hoặc glycol
2.2.2. Phân loại hệ thống ĐHKK
Có nhiều cách phân 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 phân tán Hệ thống điều hoà trung tâm
117
Hệ thống điều hoà giải nhiệt bằng nước (water cooled) Hệ thống điều hoà giải nhiệt bằng khơng khí (air cooled)
2.2.2.1. Hệ thống kiểu cục bộ
Là hệ thống chỉđiều hồ khơng khí trong một phạm vi hẹp, 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 hoà cục bộ có cơng suất nhỏ và ln có dàn nóng được giải nhiệt bằng gió
2.2.2.2. Máy điều hoà dạng cửa sổ
+/ Cấu tạo:
Là một tổ máy được lắp đặt hồn chỉnh thành một khối chữ nhật, trên đó có đầy đủ dàn nóng, dàn lạnh, đường ống dẫn gas, hệ thống điện và ga đã được nạp sẵn
Hình 4.7. Cấu tạo máy ĐHKK 1 cụm
+/Ưu điểm:
Dể lắp đặt và sử dụng
Rẻ tiền, khơng địi hỏi có tay nghề
118
Công suất nhỏ, ồn, mất thẩm mỹ của cơng trình và nhàở, 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 hoà khơng khí kiểu rời ( hai mảnh)
+/ Phân 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 gióđặt phía trên, cửa hút đặt bên hơng, phía trước. Loại này thích hợp cho khơng gian hẹp
Hình 4.8. Dàn lạnh máy ĐHKK kiểu đặt 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 đẹp, gió phân phối đều trong phịng
Hình 4.9. Dàn lạnh máy ĐHKK kiểu treo tường
- 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
119
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 máy ĐHKK kiểu áp trần
- Loại cassette: Được lắp áp lên trần, với toàn bộ dàn lạnh nằm khuất trong laphong, phần nhô xuống dưới là phần mặt nạ. Mặt nạ có một cửa hút nằm ở giữa và các miệng thổi bố trí ở bốn phía
Hình 4.11. Dàn lạnh máy ĐHKK kiểu âm trần
- 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
120
Hình 4.12. Dàn lạnh máy ĐHKK kiểu giấu trần
- 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 vệtinh, 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
+/ Ớng dẫn gas: Liên kết giữa dàn nóng và dàn lạnh là một cặp ống dịch lỏng vá gas. Kích cỡ ống được ghi rõ trong các tài liệu kỹ thuật của máy hoặc có thểcăn cứ vào các đầu nối của nó. Ớng dịch nhỏhơn ống gas. Các ống dẫn khi lắp đặt nên kẹp vào nhau để tăng hiệu quả làm việc của máy. Ngoài cùng bọc ống mút cách nhiệt
+/ Ưu điểm:
Có nhiều kiểu loại, dể chọn vị trí lắp đặt. Rất tiện lợi cho khơng gian nhỏ hẹp, và các hộ gia đình, dễ sử dụng, bảo dưỡng sửa chữa..
+/ Nhược điểm:
Công suất hạn chế, độ dài đường ống và chênh lệch độ cao giữa các dàn bị hạn chế, giải nhiệt bằng gió nên hiệu quả khơng cao vào ngày nắng nóng , khó lắp đặt, địi hỏi có tay nghề
2.2.2.4. Máy điều hoà kiểu ghép
Máy điều hoà kiểu ghép thực chất là máy điều hoà 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 khơng gian lắp đặt dàn nóng, chung điện nguồn , giảm chi phí lắp đặt
121
2.2.2.5. Máy điều hoà kiểu rời dạng tủ thổi trực tiếp
Đây 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 bịảnh hưởng
Hình 4.13. Máy ĐHKK kiểu đứng
+/ 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 kỳ 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 phân tán là máy điều hoàở đó khâu xử lý khơng khí phân tán tại nhiều nơi, nghĩa là hệ thống có nhiều dàn lạnh
122 Kiểu phân tán có 2 dạng phổ biến sau:
Máy điều hoà kiểu VRV (Variable Refrigerant Volume) Máy điều hoà kiểu làm lạnh bằng nước (Water chiller)
2.2.2.7. Máy điều hoà khơng 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, cơng suất máy cũng đạt giá trị trung bình
Năng suất lạnh được xác định từ công 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. Máy ĐHKK kiểu 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 tâm dạng xoắn
123
+/Dàn lạnh: VRV có số dàn lạnh trong khoảng 4 đến 16 dàn , Miễn sao tổng công suất của dàn lạnh dao động trong khoảng 50 ÷ 130% cơng suất dàn nóng. Hiện nay có một số hãng giới thiệu các chủng loại máy mới có số dàn nhiều hơn.Trong hệ thống có nhiều dàn lạnh kiểu dáng và công suất khác nhau. Các dàn hoạt động không độc lập với nhau thông qua bộđiều khiển. Khi các dàn lạnh trong hệ thống hoạt động giảm thì hệ thống tựđiều chỉnh công suất một cách tương ứng. Hệ thống ống đồng được nối với nhau bằng 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 công suất và kiểu dáng khác nhau, rẻ tiền hơn hệ thống làm lạnh bằng nước
+/Nhược điểm: Vì dàn nóng giải nhiệt bằng 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 công suất vừa
2.2.2.8. Máy điều hoà khơng khí làm lạnh bằng nước (water chiller)
Hệ thống điều hồ khơng khí kiểu làm lạnh bằng 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
124
2.3. Các phương pháp và thiết bị xử lý khơng khí
2.3.1. Làm lạnh khơng khí:
a. Làm lạnh bằng 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 thểngưng tụ trên bề mặt trao đổi nhiệt và chảy xuống máng hứng nước ngưng
Hình 4.16. Dàn lạnh làm lạnh khơng khí
b. Làm lạnh bằng nước phun đã xử lý:
Làm lạnh khơng khí thơng qua thiết bịtrao đổi nhiệt kiểu hỗn lợp, cho phun nước lạnh đã xử lý tiế xúc trực tiếp với khơng khí để làm lạnh. Khơng khí qua buồng phun nhiệt độ giảm cịn dung ẩm có thểtăng giảm hoặc không đổi tuỳ 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 kỳ 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
125
Thiết bị buồng phun được sử dụng nhiều trong công nghiệp dệt và nhiều ngành khác
Hình 4.17. Buồng xử lạnh khơng khí
c. Làm lạnh bằng nước tự nhiên:
Trong những trường hợp khi yêu cầu nhiệt độ khơng khí cần làm lạnh khơng thấp quá, có thể dùng nước tựnhiên chưa làm lạnh vàcho bay hơi vào trong khơng khíđể giảm nhiệt độ của nó. Mức độ làm lạnh khơng khí phụ thuộc vào độẩm của nó và nhiệt độ của nước : các loại quạt nước
Hình 4.18. Máy làm lạnh bằng nước tự nhiên
1. Lớp vật liệu xốp mao dẫn 2. Quat gió 3. Bơm nước 4,5 : Mặt trước 6 : Máng hứng nước 7: Van phao khống chế mức nước
126
2.3.2. Gia nhiệt khơng khí(sưởi ấm)
a. Gia nhiệt bằng dàn ống có cánh sử dụng nước nóng:
Gia nhiệt bằng thiết bịtrao đổi nhiệt bề mặt sử dụng nước hoặc hơi nước nóng. Thường là dàn ống có cánh, khơng khí chuyển động cưỡng bức bên ngồi ngang qua dàn ống, nước hoặc hơi chuyển động bên trong
b. Gia nhiệt bằng dàn ống có cánh sử dụng gas nóng:
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 bằng dàn ống có cánh sử dụng gas nóng của hệ thống lạnh
Gia nhiệt bằng 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 bằng dàn ống có cánh sử dụng gas nóng của hệ thống máy lạnh.
Hình 4.19. Gia nhiệt bằng gas nóng
c. Gia nhiệt bằng thanh điện trở:
Sấy không khí bằng các điện trở thay cho thay cho các thiết bị trao đổi nhiệt bề mặt, dây điện trở được bố trí trên các dàn lạnh của điều hồ. Về mùa đơng chỉ
127
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 dây kim loại cóđiện trở suất rất lớn , dây được bọc cách nhiệt bằng lớp vật liệu cách nhiệt dạng bột. Ngồi cùng là lớp vỏ kim loại có cánh tản nhiệt lớn
Thanh điện trởđược gắn trực tiếp lên các bộtrao đổi nhiệt và hoạt động không đồng thời với hệ thống lạnh
Hình 4.20. Gia nhiệt bằng điện trở
2.3.3. Làm khô (khửẩm hay giảm ẩm) cho khơng khí
Trong đời sống và cơng nghiệp, nhiều lúc địi hỏi giảm độẩm của khơng khí như chế tạo linh kiện điện tử….Q trình đó thường được thực hiện bằng cách ngưng kết hơi nước trên các bề mặt nhiệt độ thấp hoặc nhờ các loại hoá chất đặc biệt
a. Làm khơ bằng dàn lạnh:
Q 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 mãn do nhiệt độ của tác nhân lạnh bên trong rất thấp
Thường nhu cầu giảm ẩm ít có nhu cầu trên thực tế
Q trình này thường được diễn ra kèm theo quá trình làm lạnh
128
Khi phun nước lạnh có nhiệt độ nhỏhơn 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 trịnhư những bề mặt ngưng kết làm tích tụ nước và tăng khối lượng các giọt nước trong khơng khí ẩm. Tuy nhiên đây là một q trình phức tạp nên rất khó khống chế và điều khiển
c. Làm khơ bằng máy hút ẩm:
Máy hút ẩm có các thiết bịnhư 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 mộtđầu 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. Ởđây thựchiện q trình làm lạnh, làm khơ A1, hơn ẩm trong khơng khí ngưng kết một phần rơi xuống máng 5 và chảy ra bể hứng 6. Sau đó khơng khí được dẫn đến dàn ngưng 3, thực hiện q trình gia nhiệtđẳng dung ẩm, làm cho độẩmtương đốigiảmxuống,đồng thờităng nhiệt độ của khơng khí lên nhiệt độ định sẵn.
Hình 4.21 Máy hút ẩm
d. Làm khơ bằng hoá chất:
Các hố chất có khả năng hút ẩm như : silicagen, vơi sống, zeolit để giảm ẩm