Máy điều hoà loại tách bao gồm cĩ hai cụm: cụm trong nhà và cụm ngoài trời. Cụm trong nhà gồm dàn lạnh, bộ điều khiển, quạt ly tâm hướng trục cán. Cụm ngoài trời gồm lốc, dàn nĩng, quạt hướng trục. Hai đường nối với nhau bằng các ống gas.
Hình 2.2. Cấu tạo máyđiều hịa 2 mảng.
Máy điều hoà hai và nhiều cụm cĩ ưu nhược điểm trong đĩ việc giảm tiếng ồn trong nhà, rất phù hợp với yêu cầu tiện nghi nên được sử dụng rộng rãi trong gia đình.
Ưu điểm: - Dễ lắp dặt.
- Dễ bố trí dàn lạnh và dàn nĩng. - Ít phụ thuộc hơn vào kết cấu nhà.
- Tiết kiệm diện tích lắp đặt, đảm bảo thẩm mỹ cao. Nhược điểm:
- Khơng lấy được giĩ tươi nên cần cĩ quạt giĩ tươi.
- Đường ống gas dài hơn, dây điện tốn nhiều hơn, giá thành đắt hơn. - Khi hoạt động gây ồn bên ngồi làm ảnh hưởng đến các hộ xung quanh.
2.3. Hệ thống điều hịa tổ hợp gọn 2.3.1. Máy điều hoà tách khơng ống giĩ
Cụm dàn nĩng của máy điều hoà tách cĩ kiểu quạt hướng trục thổi nên trên với 3 mặt dàn lạnh, cụm dàn lạnh cũng đa dạng hơn rất nhiều so với loại tách của hệ thống cục bộ, ngoài loại treo tường cịn cĩ loại treo trần, giấu trần, kê sàn, giấu tường...
Ưu nhược điểm của loại máy này giống như máy cục bộ hai cụm, nhược điểm chính của máy này là khơng cĩ khả năng lấy giĩ tươi nên cần cĩ quạt thơng giĩ đặc biệt cho các khơng gian nhiều người, khi giĩ lọt qua cửa khơng đủ cung cấp oxy cho phịng.
2.3.2. Máy điều hoà tách cĩ ống giĩ
Máy điều hoà tách cĩ ống giĩ thường gọi là máy điều hồ thương nghiệp kiểu tách, năng suất lạnh từ 12.000 Btu/h đến 240.000 Btu/h. Dàn lạnh được bố trí quạt ly tâm cột áp cao nên cĩ thể lắp thêm ống giĩ để phân phối đều giĩ trong phịng rộng hoặc đưa giĩ đi xa phân phối cho nhiều phịng khác nhau.
2.3.3. Máy điều hồ dàn ngưng đặt xa
Đa số các máy điều hịa tách đều cĩ máy nén bố trí chung với cụm dàn nĩng. Nhưng trong một số trường hợp máy nén lại nằm trong cụm dàn lạnh, người ta gọi đĩ là máy nén cĩ dàn ngưng đặt xa.
Máy điều hồ dàn ngưng đặt xa cũng cĩ ưu nhược điểm của máy điều hoà tách, nhưng do máy nén bố trí ở cụm dàn lạnh nên độ ồn trong nhà cao. Chính vì điều đĩ mà máy điều hồ dàn ngưng đặt xa khơng thích hợp cho điều hồ tiện nghi, chỉ nên dùng loại máy này cho điều hịa cơng nghệ hoặc thương nghiệp, những nơi chấp nhận được độ ồn của máy.
2.3.4. Máy điều hịa lắp mái
Máy điều hịa lắp mái (Rooftop Air Conditioner) là loại máy điều hịa nguyên cụm cĩ năng suất trung bình và lớn, chủ yếu dùng trong thương nghiệp và cơng nghiệp. Cụm dàn nĩng và dàn lạnh được gắn liền với nhau thành một khối duy nhất. Quạt dàn lạnh là loại quạt ly tâm cĩ cột áp cao. Máy được bố trí ống
phân phối giĩ lạnh và ống hồi giĩ. Ngoài khả năng lắp trên mái của phịng điều hồ cịn khả năng lắp mái ở ban cơng hoặc trên mái hiên.
Các loại máy điều hoà lắp mái loại đời mới cĩ nhiều ưu điểm hơn như máy nén xoắn ốc nhẹ hơn 10% và gọn hơn 30% so với máy pittơng, làm cho kích thước máy gọn nhẹ hơn nhiều. Ưu điểm khác của máy nén xoắn ốc là đỡ rung và ồn nhiều hơn so với máy nén pittơng.
2.3.5. Máy điều hoà nguyên cụm giải nhiệt nước
Do bình ngưng của máy giải nhiệt nước rất gọn nhẹ, khơng chiếm diện tích và khơng gian lắp đặt lớn như giải nhiệt giĩ nên thường được bố trí cùng máy nén và dàn bay hơi thành một tổ hợp hoàn chỉnh. Toàn bộ máy và thiết bị lạnh như máy nén, bình ngưng, dàn lạnh và các thiết bị khác được bố trí gọn vào trong một vỏ dạng tủ. Do bình ngưng làm mát bằng nước nên máy thường đi kèm với tháp giải nhiệt và bơm nước. Tủ cĩ cửa giĩ cấp để lắp đường ống phân phối và cĩ cửa giĩ hồi cũng như cửa giĩ tươi, các phin lọc trên các đường ống giĩ.
Máy điều hoà nguyên cụm giải nhiệt nước cĩ ưu điểm cơ bản là:
- Được sản xuất hàng loạt và lắp ráp hoàn chỉnh tại nhà máy nên cĩ độ tin cậy cao, tuổi thọ và độ tự động cao, giá thành rẻ, máy gọn nhẹ, chỉ cần nối với hệ thống nước làm mát và hệ thống ống giĩ nếu cần là cĩ thể hoạt động được.
- Vận hành kinh tế trong điều kiện thay đổi.
- Lắp đặt nhanh chĩng, khơng cần thợ chuyên ngành lạnh, vận hành, bảo dưỡng, vận chuyển dễ dàng.
- Bố trí dễ dàng trong các phân xưởng sản xuất và các nhà hàng, siêu thị chấp nhận được độ ồn cao.
2.3.6.Máy điều hịa VRV
Do các hệ thống ống giĩ CAV (Constant Air Volume) và VAV (Variable Air Volume) sử dụng ống giĩ điều chỉnh nhiệt độ, độ ẩm của phịng quá cồng kềnh, tốn nhiều khơng gian và diện tích lắp đặt, tốn nhiều vật liệu làm đường ống nên hãng Daikin của Nhật Bản đã đưa ra giải pháp VRV (Variable Refrigerant Volume) là điều chỉnh năng suất lạnh qua việc điều chỉnh lưu lượng mơi chất.
Thực chất là phát triển máy điều hoà tách về năng suất lạnh cũng như số dàn lạnh trực tiếp đặt trong các phịng, tăng chiều cao lắp đặt và chiều dài đường ống giữa các cụm dàn nĩng và dàn lạnh để cĩ thể ứng dụng cho các toà nhà cao tầng như văn phịng, khách sạn. Vì đối với những toà nhà cao tầng từ trước đến nay chỉ cĩ hệ thống điều hồ trung tâm nước lạnh và ống giĩ đảm nhận, nhưng so với hệ thống ống giĩ thì hệ thống dẫn mơi chất lạnh nhỏ hơn nhiều.
Hình 2.3. Sơ đồ hệ thống VRV
Máy điều hoà VRV chủ yếu dùng cho điều hoà tiện nghi và cĩ các đặc điểm sau:
+ Tổ ngưng tụ cĩ hai máy nén trong đĩ một máy nén điều chỉnh năng suất lạnh theo kiểu on-off, cịn một máy điều chỉnh bậc theo máy biến tần nên số bậc điều chỉnh từ 0 đến 100% gồm nhiều bậc điều chỉnh, đảm bảo tiết kiệm năng lương rất hiệu quả.
+ Các thơng số vi khí hậu được khống chế phù hợp với từng nhu cầu vùng kết nối trong mạng điều khiển trung tâm.
+ Các máy VRV cĩ dãy cơng suất hợp lý lắp ghép với nhau thành các mạng đáp ứng nhu cầu năng suất lạnh khác nhau từ 7 kW đến hàng ngàn kW cho các tồ nhà cao tầng hàng trăm mét với hàng ngàn phịng đa chức năng.
+ VRV giải quyết tốt vấn đề hồi dầu về máy nén do đĩ cụm dàn nĩng cĩ thể đặt cao hơn dàn lạnh đến 50m và các dàn lạnh cĩ thể cách nhau cao tới 15m. Đường ống dẫn mơi chất lạnh từ cụm dàn nĩng tới cụm dàn lạnh xa nhất tới 150m tạo điều kiện cho việc bố trí máy dễ dàng trong các tồ nhà cao tầng, văn phịng, khách sạn mà trước đây chỉ cĩ hệ thống trung tâm nước đảm nhiệm.
+ Do đường ống dẫn gas dài, năng suất lạnh giảm nên Dai kin đã dùng máy biến tần điều chỉnh năng suất lạnh, làm cho hệ thống lạnh khơng những được cải thiện mà cịn vượt nhiều hệ thống máy thơng dụng.
+ Độ tin cậy cao do các chi tiết được lắp ráp, chế tạo toàn bộ tại nhà máy với chất lượng cao.
+ Khả năng bảo dưỡng sửa chữa rất năng động và nhanh chĩng nhờ các thiết bị tự phát hiện hư hỏng chuyên dùng cũng như sự kết nối để phát hiện hư hỏng tại trung tâm qua internet.
+ So với hệ thống trung tâm nước, hệ VRV rất gọn nhẹ vì cụm dàn nĩng bố trí trên tầng thượng hoặc bên sườn toà nhà cịn đường ống dẫn mơi chất lạnh cĩ kích thước nhỏ hơn nhiều so với đường ống nước lạnh và đường ống giĩ.
+ Hệ VRV cĩ 9 kiểu dàn lạnh khác nhau với tối đa 6 cấp năng suất lạnh rất đa dạng và phong phú, đáp ứng nhu cầu thẩm mỹ đa dạng của khách hàng.
+ Cĩ thể kết hợp làm lạnh và sưởi ấm phịng trong cùng một hệ thống kiểu bơm nhiệt hoặc thu hồi nhiệt hiệu suất cao.
2.4. Hệ thống điều hịa trung tâm nước 2.4.1. Khái niệm chung
Hệ thống điều hồ trung tâm nước là hệ thống sử dụng nước lạnh để làm lạnh khơng khí qua các dàn trao đổi nhiệt FCU và AHU. Hệ thống điều hoà trung tâm nước bao gồm:
- Máy làm lạnh nước (Water Chiller) hay máy sản xuất nước lạnh thường từ 120C xuống 70C.
- Hệ thống ống dẫn nước lạnh. - Hệ thống nước giải nhiệt.
- Nguồn nhiệt để sưởi ấm dùng để điều chỉnh độ ẩm và sưởi ẩm mùa đơng thường do nồi hơi nước nĩng hoặc thanh điện trở cung cấp.
- Các dàn trao đổi nhiệt để làm lạnh hoặc sưởi ấm khơng khí bằng nước nĩng FCU ( Fan Coil Unit) hoặc AHU (Air Hanling Unit).
- Hệ thống giĩ tươi, giĩ hồi, vận chuyển và phân phối khơng khí. - Hệ thống tiêu âm và giảm âm.
- Hệ thống lọc bụi, thanh trùng và triệt khuẩn cho khơng khí.
- Hệ thống tự động điều chỉnh nhiệt độ, độ ẩm phịng, điều chỉnh giĩ tươi, giĩ hồi và phân phối khơng khí, điều chỉnh năng suất lạnh và điều khiển cũng như báo hiệu và bảo vệ toàn bộ hệ thống.
Hệ thống trung tâm nước cĩ các ưu điểm cơ bản sau:
- Cĩ vịng tuần hồn an tồn là nước nên khơng sợ ngộ độc hoặc tai nạn do rị rỉ mơi chất lạnh ra ngoài.
- Cĩ thể khống chế nhiệt ẩm trong khơng gian điều hoà theo từng phịng riêng rẽ, ổn định và duy trì các điều kiện vi khí hậu tốt nhất.
- Thích hợp cho các tồ nhà như khách sạn, văn phịng với mọi chiều cao và mọi kiến trúc mà khơng làm mất cảnh quan.
- So với ống giĩ thì ống nước nhỏ hơn, do đĩ tiết kiệm được nguyên vật liệu xây dựng.
- Cĩ khả năng xử lý độ sạch khơng khí cao đáp ứng mọi yêu cầu vệ độ sạch bụi bẩn, tạp chất và mùi...
- Ít phải bảo dưỡng, sửa chữa...
- Năng suất lạnh hầu như khơng bị hạn chế. So với hệ thống điều hoà VRV, vịng tuần hoàn mơi chất lạnh đơn giản hơn nhiều nên dễ kiểm sốt.
Nhược điểm:
- Vì dùng nước làm chất tải lạnh nên về mặt nhiệt động, tổn thất exergy lớn hơn.
- Vấn đề cách nhiệt đường ống nước lạnh và cả khay hứng nước ngưng khá phức tạp.
- Lắp đặt vận hành khĩ khăn, địi hỏi cơng nhân vận hành lành nghề.
- Cần định kỳ sửa chữa, bảo dưỡng định kỳ máy lạnh và các dàn FCU và AHU.
Hình 2.4. Hệ thống điều hịa trung tâm nước
2.4.2. Máy làm lạnh nước (Water chiller)a. Máy làm lạnh nước giải nhiệt nước a. Máy làm lạnh nước giải nhiệt nước
Máy làm lạnh nước giải nhiệt nước thường là một tổ hợp hoàn chỉnh nguyên cụm bao gồm cĩ máy nén, bình ngưng giải nhiệt nước, bình bay hơi và các thiết bị phụ khác. Tất cả mọi cơng việc lắp ráp, thử bền, nạp gas đều được tiến hành tại nhà máy chế tạo nên chất lượng rất cao, chỉ cần nối với hệ thống nước giải nhiệt và hệ thống nước lạnh là máy cĩ thể vận hành được ngay.
Máy làm lạnh nước giải nhiệt nước thường được sử dụng với bơm và tháp giải nhiệt nước để tiết kiệm nước giải nhiệt.
b. Máy làm lạnh nước giải nhiệt giĩ
Máy làm lạnh nước giải nhiệt giĩ chỉ khác máy làm lạnh nước giải nhiệt nước ở dàn ngưng tụ làm mát bằng giĩ. Do khả năng trao đổi nhiệt của dàn ngưng giải nhiệt giĩ kém nên diện tích trao đổi nhiệt của dàn lớn hơn, cồng kềnh hơn nên
làm cho năng suất lạnh của một tổ hợp máy nhỏ hơn so với máy làm lạnh nước giải nhiệt nước.
Máy làm lạnh nước giải nhiệt giĩ cĩ ưu điểm là khơng cần nước làm mát nên giảm được hệ thống nước làm mát như bơm, tháp giải nhiệt, đường ống nước. Máy thường đặt trên mái nên cũng đỡ tốn diện tích sử dụng, tuy nhiên vì trao đổi nhiệt ở dàn ngưng kém nên nhiệt độ ngưng tụ cao hơn dẫn đến cơng nén cao hơn và điện năng tiêu thụ lớn hơn cho một đơn vị lạnh so với máy làm lạnh nước giải nhiệt bằng nước.
2.5. Lựa chọn phương án thiết kế
Tịa nhà được xây dựng tại Hà Nội, 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 nên hệ thống điều hịa khơng khí ở đây cần đáp ứng điều kiện tiện nghi, thỏa mãn nhu cầu vi khí hậu đồng thời khơng ảnh hưởng tới kết cấu xây dựng, trang trí nội thất trong tịa nhà, cũng như cảnh quan kiến trúc bên ngồi tịa nhà…
2.5.1. 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.
+ Cầu thang bộ được sử dụng làm lối thốt nạn khi xảy ra cháy, do đĩ cần phải được thiết kế theo đúng các tiêu chuẩn quy định đối với nhà cao tầng. Ngoài ra phải thiết kế hệ thống thơng giĩ điều áp và khơng bị tụ khĩi ở buồng thang.
+ Để khĩi từ các tầng khơng lan vào buồng thang thì trong buồng thang phải đảm bảo áp suất dư của khơng khí là 2 Kg/cm2 khi cĩ một cửa mở.
+ Cĩ định hướng và giải pháp tổng thể khả thi về kỹ thuật làm cơ sở cho việc thiết kế chi tiết.
+ Cần tính tốn giữa chi phí đầu tư và chi phí vận hành sao cho đưa ra được giải pháp hiệu quả nhất.
2.5.2. Chọn hệ thống ĐHKK cho cơng trình
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