Tịa nhà được xây dựng tại Đà Nẵng, nằm trong vùng nhiệt đới giĩ mùa ẩm, vì vậy
việc xây dựng hệ thống điều hịa khơng khí ở đây là hồn tồn cần thiết và địi hỏi cao về
kỹ thuật. Hầu hết diện tích của tịa nhà được xây dựng làm văn phịng và dạy học nên hệ
hậu đồng thời khơng ảnh hưởng tới kết cấu xây dựng, cũng như cảnh quan kiến trúc bên ngồi tịa nhà.
1.4.1. Yêu cầu thiết kế của cơng trình
Là một cơng trình hiện đại với các yêu cầu cao về điều kiện vi khí hậu. Hệ thống điều hoà cần đạt được các mục tiêu sau:
- Tạo ra mơi trường vi khí hậu với các thơng số nhiệt độ, độ ẩm, tốc độ giĩ, và độ
trong sạch của khơng khí được kiểm sốt và điều chỉnh theo điều kiện tiện nghi của con người.
- Tạo ra các vùng khơng khí đệm thích hợp ở sảnh, hành lang để tránh sự thay đổi
nhiệt độ quá lớn cho người làm việc, hoạt động trong toà nhà.
- Tổ chức thơng thống, hút thải khơng khí từ các khu vệ sinh, và các khu vực cần thiết
ra khỏi cơng trình
- Hệ thống thơng giĩ và điều hịa khơng khí được thiết kế lắp đặt khơng ảnh hưởng tới
kiến trúc cơng trình. Làm tăng vẻ đẹp nội thất, độ ồn do hệ thống gây ra ở mức độ cho
phép khơng ảnh hưởng tới các khu vực trong và ngồi cơng trình.
- Thiết bị lựa chọn cho hệ thống phải đảm bảo tính hiện đại, làm việc tin cậy, vận hành
đơn giản và thuận tiện cho việc bảo dưỡng, sửa chữa.
- Hệ thống cĩ khả năng phục vụ độc lập theo yêu cầu sử dụng cho từng khu vực. Cơng
suất của hệ thống được tự động điều chỉnh theo tải nhiệt thực tế của toà nhà tại từng thời điểm để nâng cao hiệu suất hoạt động của hệ thống và giảm chi phí vận hành.
- Hệ thống được thiết kế tuân theo các tiêu chuẩn và quy phạm về an toàn phịng chống
cháy, khơng tạo ra các nguồn nhiệt cĩ nhiệt độ cao, và khơng sử dụng các loại vật liệu dễ
gây cháy nổ.
1.4.2. Lựa chọn phương án thiết kế
Qua việc khảo sát kỹ lưỡng về quy mơ và kết cấu tịa nhà. Ta nhận thấy cơng trình với quy mơ rộng và cĩ kiến trúc phức tạp cũng như yêu cầu thiết kế nghiêm ngặt về chế độ nhiệt độ, độ ẩm cho các văn phịng phịng làm việc. Vì vậy các loại máy lạnh cĩ cơng
suất nhỏ khơng thể đáp ứng được nhu cầu điều hịa khơng khí của tịa nhà mà cần sử
dụng các loại hệ thống điều hịa trung tâm.
Đối với toà nhà này chỉ cĩ thể sử dụng dụng một trong hai hệ thống điều hoà
khơng khí là VRV và trung tâm nước.
Mỗi hệ thống đều cĩ ưu điểm và nhược điểm riêng, việc lựa chọn hệ thống cho
cơng trình phụ thuộc vào nhiều yếu tố. Chủ yếu vẫn là dựa vào điều kiện của cơng trình và chủ đầu tư. Việc lựa chọn hệ thống cho cơng trình quyết định gần như hồn tồn chất lượng và giá thành của cơng trình, vì vậy khi tiến hành chọn hệ thống điều hịa cho cơng trình cần phải khảo sát tình hình thực tế, vị trí đặc điểm và cấu trúc của cơng trình.
So sánh hệ thống điều hoà VRV với hệ thống trung tâm nước
- Tịa nhà Đại học Đà Nẵng được thiết kế cĩ thời gian làm việc trong giờ hành chính nên khi dùng hệ trung tâm nước rất bất tiện do hệ trung tâm nước cĩ tổn thất quán tính
nhiệt rất lớn khi dùng cho các tịa nhà văn phịng làm việc trong giờ hành chính. Lúc 17 giờ máy dừng tồn bộ khối nước lạnh 70C trong hệ thống nĩng lên đến nhiệt độ mơi trường. Ngày hơm sau, thợ vận hành lại phải cho máy chạy trước để đưa tồn bộ khối nước lạnh đĩ xuống đến 70C. Hệ VRV làm lạnh trực tiếp bằng gas lạnh nên tổn thất do
quán tính nhiệt là bằng khơng hệ VRV thuận tiện hơn nhiều vì cĩ thể sử dụng 24/24h với
bất kì % tải lạnh nào, ở bất kỳ phịng nào.
- Về năng suất lạnh: với dãy cơng suất từ 5, 8, 10, … 54 HP và kết hợp các dàn nĩng khác nhau, VRV cĩ khả năng thích ứng cao hơn với mọi nhu cầu năng suất lạnh từ 7 đến hàng ngàn kW, trong khi các tổ máy làm lạnh bằng nước cĩ số bậc điều chỉnh nhỏ hơn nhiều.
- Khơng gian và thời gian lắp đặt cho hệ thống VRV nhỏ hơn nhiều vì đường ống
gas rất bé so với hệ thống đường đường ống nước và ống giĩ.
- Về vận hành: hệ trung tâm nước cần cĩ một đội thợ vận hành trong khi hệ VRV
khơng cần vì khả năng tự động hĩa cao nên cĩ khả năng hoạt động hoàn tồn tự động trong 1 năm.
- Khả năng mở rộng cơng suất: hệ VRV cĩ khả năng mở rộng cơng suất bất kỳ trong
khi hệ TTN khơng cĩ khả năng vì sẽ phải thay đổi lại tồn bộ hệ đường ống nước.
- Vốn đầu tư: trước đây hệ VRV đắt hơn khoảng 20-30% nhưng hiện nay vốn đầu tư
của 2 hệ này gần như ngang nhau…
- Giá vận hành: theo các nhà chế tạo thì do hệ VRV cĩ máy nén biến tần, động cơ 1
chiều, van tiết lưu điện tử, trình độ tự động hĩa rất cao nên tiêu tốn điện năng rất ít so với
hệ trung tâm nước. Thực tế 1 số cơng trình ở Việt Nam cho thấy tiết kiệm điện đạt
khoảng 30% so với hệ trung tâm nước.
Sau khi đã phân tích các hệ thống điều hịa khơng khí thơng dụng nhất hiện nay, kết
hợp với tìm hiểu các yêu cầu của cơng trình tơi quyết định chọn hệ thống điều hịa trung
tâm VRV để thiết kế cho cơng trình “Tịa nhà làm việc Đại Học Đà Nẵng” vì nĩ đảm
bảo đầy đủ các yêu cầu về mặt: kỹ thuật, mỹ thuật, mơi trường, sự tiện dụng về vận hành bảo dưỡng sửa chữa, độ an tồn, độ tin cậy, tuổi thọ và tính hiệu quả kinh tế lâu dài.
CHƯƠNG 2
TÍNH CÂN BẰNG NHIỆT ẨM VÀ THÀNH LẬP SƠ ĐỒ ĐIỀU HỊA
2.1. CHỌN CÁC THƠNG SỐ THIẾT KẾ
Để thiết kế hệ thống điều hịa khơng khí cho cơng trình ta cần xác định các thơng
số tính tốn thiết kế.Các thơng số tính tốn thiết kế bao gồm:
- Nhiệt độ, t (0C)
- Độ ẩm tương đối của khơng khí, φ (%)
- Tốc độ chuyển động của khơng khí trong phịng, ω (m/s)
- Lượng khơng khí tươi cần cung cấp, LN (m3/s)
2.1.1. Chọn thơng số thiết kế ngoài nhà
Chọn cấp điều hịa
Theo tiêu chuẩn TCVN 5687 - 1992 hệ thống điều hịa được chia làm 3 cấp như
sau:
- Điều hịa khơng khí cấp I: Là điều hịa tiện nghi cĩ độ tin cậy cao nhất, nĩ duy
trì được các thơng số vi khí hậu trong nhà ở phạm vi biến thiên nhiệt ẩm ngoài trời cả về mùa hè và mùa đơng là 0 ÷ 35 giờ/năm.
- Điều hịa khơng khí cấp II: Là điều hịa tiện nghi cĩ độ tin cậy trung bình, nĩ duy trì được các thơng số vi khí hậu trong nhà với phạm vi sai lệch 150 ÷ 200 giờ trong một năm khi cĩ biến động khí hậu ngồi trời của cả mùa hè và mùa đơng.
- Điều hịa khơng khí cấp III: Là điều hịa tiện nghi cĩ mức độ tin cậy thấp hơn cả,
nĩ duy trì được các thơng số vi khí hậu trong nhà với phạm vi sai lệch 350 ÷ 400 giờ
trong một năm.
Cũng theo tiêu chuẩn TCVN 5687 – 1992, ta cĩ thêm hệ số bảo đảm cho mỗi cấp điều hịa. Hệ số bảo đảm được định nghĩa là tỷ số giữa số giờ bảo đảm trong năm với số
giờ của năm. Theo đĩ:
+ Cấp 1 cĩ hệ số bảo đảm là Kbd = 8725/8760 = 0,996 + Cấp 2 cĩ hệ số bảo đảm là Kbd = 8560/8760 = 0,977
+ Cấp 3 cĩ hệ số bảo đảm là Kbd = 8360/8760 = 0,954
Ta thấy cấp điều hịa khơng khí quy định sai lệch cho phép các thơng số trong nhà
nhưng thực chất lại liên quan đến việc chọn thơng số thiết kế ngoài trời nên ta cần xác định được cấp điều hịa để chọn các thơng số thiết kế ngoài nhà.
Điều hịa khơng khí cấp I tuy cĩ mức độ tin cậy cao nhất nhưng chi phí đầu tư, lắp đặt, vận hành rất lớn nên chỉ sử dụng cho những cơng trình điều hịa tiện nghi đặc biệt
quan trọng hoặc các cơng trình điều hịa cơng nghệ yêu cầu nghiêm ngặt như: lăng Bác, các phân xưởng sản xuất linh kiện điện tử, quang học, cơ khí chính xác…
Điều hịa khơng khí cấp II thường chỉ áp dụng cho các cơng trình chủ yếu như:
khách sạn 4÷5 sao, bệnh viện quốc tế…
Điều hịa khơng khí cấp III cĩ mức độ tin cậy thấp nhất tuy nhiên trên thực tế nĩ lại được sử dụng nhiều nhất do mức độ đầu tư ban đầu thấp nhất. Hầu hết các cơng trình dân dụng như: điều hịa khơng khí khách sạn, văn phịng, siêu thị, hội trường, rạp hát, rạp
chiếu bĩng, nhà ở… chỉ cần chọn điều hịa cấp III là được.
Chọn thơng số thiết kế ngoài nhà
Thơng số thiết kế ngoài nhà chọn cho điều hịa cấp 3 căn cứ theo tiêu chuẩn Việt
Nam QCVN 02 : 2009/BXD biểu diễn trên đồ thị khơng khí ẩm.
Điều kiện khí hậu lấy theo tiêu chuẩn Việt Nam QCVN 02 : 2009/BXD
i d t max 0 Cấp 3 Cấp 2 Cấp1 ttbmax 0,5(tmax + ttbmax)
Bảng 2.1: Các thơng số thiết kế ngồi nhà theo điều hịa cấp III
Mùa nĩng Cấp điều hịa khơng khí
Nhiệt độ, oC Độ ẩm, %
Cấp 3 ttbmax φN = φ13-15
Trong đĩ:
ttbmax: Nhiệt độ trung bình của tháng nĩng nhất
φ13-15: Độ ẩm lúc 13-15 giờ của tháng nĩng nhất (theo QCVN 02 : 2009/BXD)
Theo QCVN 02 : 2009/BXD xác định được thơng số tính tốn ngoài trời cho khu
vực TP Đà Nẵng như sau:
- Nhiệt độ: t = ttbmax = 34,4oC - Độ ẩm: φ = φN = 75,3 %
Từ các thơng số trên, dựa vào đồ thị i-d ta xác định các thơng số cịn lại:
- Entanpi: I = 105 kJ/kg
- Độ chứa hơi: d = 25,5 g/kg khơng khí khơ
Vậy thơng số thiết kế hệ thống điều hịa khơng khí trong nhà và ngồi nhà cho cơng trình là:
Bảng 2.2: Thơng số thiết kế trong và ngồi nhà
Khu vực Nhiệt độ, oC Độ ẩm, % Entanpi, kJ/kg
Độ chứa hơi, g/kg khơng khí khơ Trong nhà 25 65 58 13,5 Ngồi nhà 34,4 75,3 105 25,5 2.1.2. Chọn thơng số thiết kế trong nhà
Do đặc điểm địa lí, khí hậu của TP Đà Nẵng khơng cĩ mùa đơng cho nên đồ án chỉ
tính tốn thiết kế hệ thống điều hịa khơng khí để làm lạnh cho mùa hè.
Nhiệt độ, độ ẩm yêu cầu:
Theo tiêu chuẩn Việt Nam QCVN 02 : 2009/BXD yêu cầu tiện nghi của con người được chọn như sau:
- Nhiệt độ khơng khí trong nhà, tT = 25oC
- Độ ẩm tương đối khơng khí trong nhà, φ = 65 %
Từ các thơng số trên, dựa vào đồ thị i - d của khơng khí ẩm ta tìm được các thơng
số cịn lại:
- Entanpi của khơng khí trong nhà, IT = 58 kJ/kg
- Độ chứa hơi của khơng khí trong nhà, dT = 13,5 g/kg khơng khí khơ
Giĩ tươi và hệ số thay đổi khơng khí:
Theo tiêu chuẩn Việt Nam TCVN 5687-1992 (bảng 1.4.[TL1]), lượng giĩ tươi cần cho 1 người trong 1 giờ phần lớn đối với các cơng trình là 25 m3. Tuy nhiên lượng giĩ tươi này khơng được thấp hơn 10% lượng giĩ tuần hoàn. Tức là việc cấp giĩ tươi cho
cơng trình phải đáp ứng được 2 điều kiện:
- Đạt tối thiểu 20 m3/giờ người.
- Đạt tối thiểu 10% lưu lượng giĩ tuần hoàn. Trong đĩ lưu lượng khơng khí tuần
hồn bằng thể tích phịng nhân hệ số thay đổi khơng khí.
- Hệ số thay đổi khơng khí:
Theo bảng 1.4[TL1], cĩ giới thiệu một số giá trị định hướng về giĩ tươi và hệ số thay đổi khơng khí đối với một số khơng gian điều hịa. Ta cĩ thể chọn như sau:
Bảng 2.3: Giĩ tươi và hệ số thay đổi khơng khí
Loại cơng trình Giĩ tươi, m3/giờ.người Hệ số thay đổi khơng khí,
m3/giờ/m3 phịng
Cơng sở, nhà hành chính 25 6
Độ ồn cho phép:
Độ ồn được coi là một yếu tố quan trọng gây ơ nhiễm mơi truờng nên nĩ cần được
khống chế, đặc biệt là đối với điều hịa tiện nghi và một số cơng trình điều hịa như phịng làm việc trong các trụ sở, cơ quan …Độ ồn được Bộ Xây dựng Việt Nam qui định trong
tiêu chuẩn ngành 20 TCN 175-90.
Tốc độ khơng khí:
Tốc độ khơng khí trong khơng gian điều hịa cĩ ảnh hưởng đến cường độ trao đổi
nhiệt và mức độ ra mồ hơi của cơ thể con người với mơi trường xung quanh. Khi tốc độ
khơng khí lớn, cường độ trao đổi nhiệt, ẩm tăng. Khi nhiệt độ khơng khí thấp, tốc độ lớn
thì cơ thể mất nhiệt gây cảm giác lạnh và ngược lại. Do vậy cần phải chọn tốc độ giĩ cho
phù hợp.
Tốc độ giĩ phù hợp phụ thuộc vào nhiều yếu tố như: nhiệt độ giĩ, cường độ lao động, độ ẩm, trạng thái sức khỏe, thĩi quen…Thơng thường tốc độ giĩ tiện nghi được lấy
trong khoảng 0,3 ÷ 1,5 m/s. 2.2. TÍNH TỐN NHIỆT THỪA
2.2.1 Mục đích của việc tính tốn nhiệt thừa cho cơng trình
Trong khơng gian điều hịa luơn phát sinh nguồn nhiệt thừa và ẩm thừa. Hệ thống điều hịa khơng khí cĩ nhiệm vụ cung cấp khơng khí cĩ trạng thái thích hợp sau khi đã
được xử lý nhiệt, ẩm vào khơng gian điều hịa để khử nhiệt thừa và ẩm thừa đĩ. Bằng
cách này cĩ thể giữ cho nhiệt độ và độ ẩm của khơng khí trong phịng luơn ổn định ở
mức đã chọn.
Nguồn nhiệt thừa và ẩm thừa là tổng cộng các lượng nhiệt ẩm truyền qua kết cấu
bao che của khơng gian phịng do chênh lệch nhiệt độ, lượng nhiệt - ẩm thâm nhập vào phịng hoặc phát sinh ra ở bên trong phịng từ các nguồn nhiệt - ẩm khác như bức xạ mặt
trời, thắp sáng, máy mĩc, cơ thể con người…
Cĩ rất nhiều phương pháp tính cân bằng nhiệt ẩm khác nhau để xác định năng suất
lạnh yêu cầu của hệ thống, tuy nhiên hiện nay phương pháp Carrier đang được sử dụng
rộng rãi nhất bởi tính chi tiết, khoa học và dễ hiểu của nĩ. Chính bởi vậy mà đồ án sử
dụng phương pháp này để tính tốn.
Theo Carrier các nguồn nhiệt hiện thừa và nhiệt ẩn thừa được tính tốn theo sơ đồ dưới đây:
Hình 2.2: Sơ đồ tính các nguồn nhiệt hiện và nhiệt ẩn theo Carrier
2.2.2. Nhiệt xâm nhập qua cửa kính do bức xạ mặt trời, Q11
Với các cơng trình hiện đại ngày nay kính được sử dụng để làm vách bao che ngồi việc để lấy ánh sáng tự nhiên kính cịn được sử dụng như một cách trang trí để tăng vẻ đẹp tăng tính hiện đại của cơng trình. Cơng trình tịa nhà Đại Học Đà Nẵng diện tích kính được sử dụng nhiều .Điều này đã mang lại cho cơng trình một vẻ đẹp rất hiện đại và hào nhống tuy nhiên nĩ cũng gây tổn thất một lượng nhiệt tương đối lớn do bức xạ và do chênh lệch nhiệt độ gây ra.