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 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.
Những lợi thế của hệ thống VRV so với hệ thống trung tâm nước:
+ Hệ thống thơng thường điều hoà khơng khí cho tồn bộ toà nhà, trái lại hệ thống VRV chỉ làm lạnh riêng lẻ cho từng phịng. Do đĩ rất lý tưởng cho việc bố trí đối với từng loại cao ốc điển hình. Hơn thế nữa, cĩ thể điều khiển chính xác theo từng mức độ phù hợp với điều kiện của mỗi phịng. Điều khiển riêng biệt tạo ra tính kinh tế và hiệu quả hơn cho hệ thống.
+ Tiết kiệm năng lượng kết hợp sử dụng HRV để thơng giĩ, cải thiện đáng kể hiệu quả năng lượng.
+ Tiết kiệm khơng gian lắp đặt: hiệu quả sử dụng khơng gian được nâng cao do máy nhỏ gọn, chiều dài ống lớn và cĩ khả năng đáp ứng một hệ thống khơng khí cỡ lớn chỉ với tuyến ống đơn.
+ Linh hoạt trong thiết kế:
- Đường ống cho phép linh hoạt hơn khi thiết kế hệ thống.
- Cơng nghệ máy nén mới loại bỏ việc cần tính tốn đường ống, rút ngắn thời gian thiết kế.
- Dễ dàng thay đổi cách bố trí do cơng suất dàn lạnh cĩ thể đạt đến 130% cơng suất dàn nĩng.
+ Độ tin cậy tối đa:
- Chức năng tự chuẩn đốn giúp kiểm tra và phát hiện các sự cố nhanh chĩng và chính xác.
- Chức năng tự khởi động lại đảm bảo hệ thống hoạt động lại cĩ chế độ cài đặt đã định trước ngay cả khi làm gián đoạn hoạt động của hệ thống.
+ Lắp đặt đơn giản:
- Thiết bị nhỏ gọn và nhẹ cĩ thể được vận chuyển bằng các phương pháp nâng thơng thường.
- Số lượng ống ít hơn giúp việc bố trí đơn giản hơn, việc kiểm tra sau khi lắp đặt khơng quá phức tạp.
Nhược điểm của hệ thống VRV là khơng lấy được giĩ tươi, để cấp giĩ tươi cho phịng và tiết kiệm năng lượng cho hệ thống điều hoà khơng khí cần bố trí
thêm thiết bị thơng giĩ thu hồi nhiệt đi kèm. Giá thành của hệ thống VRV tương đối cao nên chủ yếu phục vụ cho điều hịa tiện nghi chất lượng cao.
Do những ưu điểm trên của hệ thống VRV so với hệ thống trung tâm nước. Vậy ở đây ta chọn hệ thống điều hoà VRV cho cơng trình là thích hợp nhất. Theo đĩ ở đây sẽ lựa chọn loại máy VRV III, với các dàn nĩng được đặt trên tầng mái của tịa nhà.
CHƯƠNG 3
TÍNH CÂN BẰNG NHIỆT ẨM
3.1. Giới thiệu cơng trình
Tịa nhà “trụ sở làm việc kết hợp dịch vụ và văn phịng cho thuê” được xây dựng tại địa chỉ Số 24- Tổ 46- Đường Hoàng Quốc Việt- Phường Nghĩa Đơ- Quận Cầu Giấy- Hà Nội. Đây là một toà nhà lớn với kiến trúc hiện đại 18 tầng cao gần 60m tọa lạc trên mặt bằng gần 1100 m2 nằm tại nơi giao nhau giữa các phố chính của thủ đơ Hà Nội như: Hồng Quốc Việt, Đường Bưởi, Hoàng Hoa Thám, Lạc Long Quân…vv. Mặt tiền của tịa nhà này quay về hướng Đơng, chạy dọc theo đường Hoàng Quốc Việt. Tịa nhà là một cơng trình cao tầng với quy mơ lớn được xây dựng với mục đích chính làm các văn phịng làm việc cho các cơng ty trong và ngồi nước, các đơn vị sản xuất kinh doanh… thuê làm văn phịng, trụ sở làm việc, trung tâm giao dịch khách hàng…vv.
Với kiến trúc hiện đại 18 tầng, độ cao gần 60 m phần nổi từ tầng 1 đến tầng 16 (tầng tum) và cịn được thiết kế xây dựng 2 tầng hầm, tịa nhà được thiết kế 1 cầu thang bộ, 2 cầu thang máy và 1 cầu thang thép thốt hiểm. Cơng trình được xây dựng cũng gĩp phần làm cho cảnh quan của Thủ đơ thêm phần to đẹp, hiện đại và nâng cao nét văn hĩa, văn minh lịch sự, thể hiện thành quả của qua trình cơng nghiệp hĩa hiện đại hĩa đất nước.
Tầng một của tịa nhà với độ cao 3m, diện tích khơng gian văn phịng gần 480 m2, tồn bộ được sử dụng làm văn phịng làm việc cho ban quản lý tịa nhà và nhân viên phục vụ trong tồn bộ tịa nhà. Tầng 1 được thiết kế một hệ thống cửa cuốn và 5 cửa ra vào bằng kính ở phía mặt tiền của tịa nhà hướng ra đường Hoàng Quốc Việt. Ngoài ra cịn được thiết kế sảnh văn phịng phía bên hơng cầu thang bộ là nơi cĩ thể nghỉ ngơi giữa giờ làm việc, khu vực vệ sinh được bố trí ngay sát cầu thang máy, ngay sau cầu thang máy là 1 phịng kỹ thuật gần 3 m2. Khơng gian văn phịng và khu vực vệ sinh, lối ra vào cầu thang máy, lối đi cầu thang bộ được ngăn
cách nhau bởi một khơng gian đệm, giữa khơng gian đệm và khơng gian văn phịng được ngăn cách bằng bức tường kính.
Tầng lửng với độ cao 3m, toàn bộ diện tích mặt sàn sử dụng làm văn phịng làm việc là 350m2, cĩ khoảng khơng gian thơng tầng với tầng 1. Các khu vực vệ sinh, lối ra vào cầu thang máy, thang bộ cĩ cửa thơng trực tiếp với khơng gian văn phịng khơng cĩ khơng gian đệm như tầng 1.
Tầng 2 với độ cao 3,3 m, diện tích sàn 650 m2, tồn bộ được sử dụng làm văn phịng làm việc. Từ tầng 3 đến tầng 7 cĩ cấu trúc giống nhau, độ cao 3,3 m, diện tích khơng gian văn phịng là 645 m2, tầng 8 cĩ diện tích sử dụng làm văn phịng làm việc là 555 m2, mặt trước cĩ hành lang, được thiết kế 4 cửa ra vào hành lang.
Từ tầng 9 đến tầng 12 cĩ cấu trúc giống nhau, cao 3,3 m, diện tích sàn văn phịng là 560m2. Tầng 13, 14 cĩ diện tích sử dụng làm văn phịng làm việc là 500m2, tầng 15 diện tích sàn văn phịng là 400 m2, cả 3 tầng này đều cĩ khoảng khơng gian sân trời. Tầng 16 được sử dụng với mục đích làm phịng ăn văn phịng với diện tích 335 m2, cũng được thiết kế khơng gian sân trời, cĩ 3 cửa ra vào hành làng phía ngồi.
Hai tầng hầm của tịa nhà được sử dụng làm khu vực để xe máy và gara ơ tơ cho nhân viên làm việc trong tịa nhà, ngồi ra cịn cĩ những phịng sử dụng làm phịng kỹ thuật điện, khu vực bể chứa nước, phịng máy bơm.
Đối với từng tầng, khơng gian sử dụng làm văn phịng sẽ được chia thành từng phịng nhỏ, các phịng này được ngăn cách với nhau bằng tường lửng bằng thạch cao hoặc bằng kính. Kết cấu bao che của tịa nhà được làm hầu hết bằng kính khung kim loại.
Hệ thống điều hoà khơng khí ở đây sẽ phục vụ cho nhu cầu tiện nghi cho tồn bộ diện tích văn phịng từ tầng 1 đến tầng 16. Đối với 2 tầng hầm được thiết kế hệ thống thơng giĩ, các khu vực vệ sinh của toàn bộ tịa nhà cũng được lắp đặt hệ thống hút giĩ thải thơng tầng, khu vực cầu thang bộ cũng đuợc thiết kế hệ
thống tăng áp cầu thang để phịng khi cĩ sự cố hỏa hoạn xảy ra cĩ thể đảm bảo an tồn cho con người khi thốt hiểm.
3.2. Chọn 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.
3.2.1. Chọn cấp điều hịa phịng
Theo mức độ quan trọng của cơng trình, theo tiêu chuẩn mới TCVN 5687 - 2008 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 ngồi trời cả về mùa hè và mùa đơng là 0 ÷ 35h/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 ÷ 200h trong một năm khi cĩ biến động khí hậu cực đại ngoài 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 ÷ 400h trong một năm.
Cũng theo tiêu chuẩn mới TCVN 5687 – 2008, 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.
Theo tiêu chuẩn Việt Nam TCVN 5687-1992 ta cĩ thơng số ngoài nhà các cấp điều hịa như sau:
Mùa nĩng Mùa lạnh Cấp điều hịa khơng khí Nhiệt độ, o C Độ ẩm, % Nhiệt độ, oC Độ ẩm, % Cấp 1 tmax tmin Cấp 2 2 max max ttb t 2 min min ttb t Cấp 3 ttbmax 13-15 (của tháng nĩng nhất) min tb t 13-15 (của tháng lạnh nhất) Trong đĩ:
tmax: Nhiệt độ tối cao tuyệt đối.
tmin: Nhiệt độ tĩi thấp tuyệt đối.
ttbmin: Nhiệt độ trung bình của tháng lạnh nhất.
13-15: Độ ẩm lúc 1315h của tháng nĩng nhất và tháng lạnh nhất ghi nhận được theo TCVN 4088-1985
Qua phân tích đặc điểm của cơng trình ta thấy cơng trình là một tịa nhà văn phịng. Do vậy chỉ địi hỏi đáp ứng được nhu cầu tiện nghi cơ bản của con người nên ta chỉ cần chọn điều hịa cấp III để tính tốn thiết kế cho tịa nhà vì nĩ vừa đáp ứng được yêu cầu đề ra vừa tiết kiệm chi phí đầu tư và chi phí vận hành cho chủ đầu tư.
Vậy ta chọn điều hịa khơng khí cấp III để tính tốn và thiết kế cho cơng
trình này.
3.2.2. Chọn thơng số thiết kế trong và ngồi nhà 3.2.2.1. Chọn thơng số thiết kế trong nhà
1. Nhiệt độ, độ ẩm yêu cầu
Theo TCVN 5687-1992 [20] các thơng số vi khí hậu thích ứng với các trạng thái lao động khác nhau của con người. Tra theo bảng 1.1[1] ở đây trạng thái lao động của cong người là lao động nhẹ, ta cĩ bảng thơng số như sau:
Mùa đơng Mùa hè
Trạng thái lao động t, o C , % , m/s t, oC , % , m/s Nghỉ ngơi Lao động nhẹ Lao động vừa Lao động nặng 20÷24 20÷24 20÷22 18÷20 65÷70 0,1÷0,3 0,3÷0,5 0,3÷0,5 0,3÷0,5