Thơng thường cĩ 2 loại đèn cơ bản dùng trong chiếu sáng: Đèn huỳnh quang và đèn dây tĩc. Các đèn này chỉ phát ra nhiệt hiện và biến đổi năng lượng đầu vào thành nhiệt năng và quang năng, lượng nhiệt này được trao đổi với khơng khí trong phịng thơng qua, đối lưu và bức xạ, phần bức xạ cũng bị kết cấu bao che hấp thụ nên nhiệt tác động lên tải lạnh cũng nhỏ hơn trị số tính tốn được.
Nhiệt hiện tỏa ra do đèn chiếu sáng được xác định: Q31 = nt. nd. Q, W (3.11)
nt - hệ số tác động tức thời của đèn chiếu sáng, do tịa nhà này sử dụng làm văn phịng làm việc, thời làm làm việc trong giờ hành chính (8÷10h) theo bảng 4.8 [TL1-Tr158] ta cĩ nt = 0, 88.
nd - hệ số tác dụng đồng thời, chỉ dùng cho các tồ nhà cao tầng và các cơng trình lớn như khách sạn, cơng sở… Đây là cơng trình cơng sở làm việc nên theo [TL1-Tr171] ta chọn nd = 0.7
Q - tổng nhiệt tỏa do chiếu sáng: Q = 1, 25. qd. F, w.
qd – cơng suất định hướng theo tiêu chuẩn: qd = 12 w/m2sàn. Q31 = nt.nd. 1,25.12.F , (w).
Tính tốn nhiệt hiện do chiếu sáng đối với tầng 3:
Tầng 3 cĩ diện tích sàn là FS = 645 m2.
Vậy lượng nhiệt tỏa do chiếu sáng đối với khơng gian điều hịa tầng 3 là: Q31 = 0,88. 0,7.1,25.12.645 = 5960 W
♦ Các tầng cịn lại tính tốn tương tự,kết quả tính tốn được tổng hợp trong bảng phụ lục 5.
3.2.6. Nhiệt hiện tỏa ra do máy mĩc Q32
Lượng nhiệt do các thiết bị điện phát sinh được tính bằng cơng suất tiêu thụ điện của thiết bị đĩ. Do cơng trình đang trong giai đoạn thi cơng do đĩ chưa cĩ số liệu chính thức của các thiết bị máy mĩc đặt trong phịng, các số liệu về máy mĩc được tính dưới đây chỉ là dự tốn ban đầu của chủ đầu tư.
Với tịa nhà đang thiết kế thì tất cả các dụng cụ điện đều nằm gọn trong nhà nên theo [TL1-Tr172] cơng thức tính sẽ là :
Q32 = N , W (3.12) Trong đĩ :
N: Cơng suất động cơ
: Hiệu suất động cơ tùy vào mục đích sử dụng mà ta chọn các máy cĩ cơng suất phù hợp.
Thơng thường đối với các văn phịng làm việc, các thiết bị điện được sử dụng là máy tính, máy in, máy photocopy….Ở đây ta sẽ lựa chọn máy mĩc thiết bị điện cho các văn phịng theo tiêu chí sau đây:
+ Máy tính mỗi người 1 cái + Máy in 5 người 1 cái
+ Máy photocopy mỗi tầng 2 cái (tùy theo các tầng cĩ diện tích văn phịng lớn hay nhỏ cĩ thể điều chỉnh số lượng).
Cơng suất của các thiết bị như sau: - Máy vi tính cơng suất: 350 W. - Máy photocopy cơng suất: 850W. - Máy in cơng suất: 100W.
Tất cả các phịng đều đặt máy làm lạnh nước của Hàn Quốc với cơng suất nĩng 430W và cơng suất lạnh 150W (cơng suất nĩng thuần trở nên hiệu suất bằng 1, đối với cơng suất lạnh ta phải nhân thêm 1,5 lần cho nhiệt dàn ngưng, như vậy cơng suất thuần trở là : 430 + 1,5.150 = 655 W).
Máy nước nĩng lạnh ước lượng theo diện tích văn phịng khoảng 100 m2 cho một máy đối với văn phịng, các phịng khác tùy vào diện tích và mục đích sử dụng.
Tuy nhiên máy nước nĩng lạnh, máy in và máy photocopy chỉ sử dụng khoảng 4 giờ mỗi ngày nên ta cĩ thêm hệ số thời gian bằng thời gian sử dụng chia cho thời gian điều hịa. Như vậy nhiệt tỏa do máy mĩc phải là :
Q32 = N*t , W t – là hệ số thời gian
Nhiệt tỏa do máy mĩc tại các sảnh tính theo cơng thức : Q32 = 15*F, W. F – là diện tích sàn.
Tịa nhà này cĩ tất cả 16 tầng sử dụng làm văn phịng từ tầng 1 đến tầng 15, tầng 16 là khu vực ăn uống, đối với khu vực này thiết bị điện được trang bị là ti vi cơng suất 90w, máy nước nĩng lạnh, tủ lạnh cơng suất 150w….
Tính ví dụ cho tầng 3:
Tầng 3 cĩ diện tích sàn là FS = 645 m2, số người làm việc trong văn phịng xác định theo bảng 4.17[TL1-Tr174] là từ 6÷20m2/người, ở đây ta chọn 10m2/người, do đĩ số người làm việc ở trong khơng gian điều hịa là n = 645/10 = 64,5 ta chọn n = 65 người.
Ta xác định cơng suất các máy mĩc thiết bị điện trong khơng gian điều hịa gồm cĩ:
- Máy tính 65 cái hoạt động liên tục :
∑N = 65.350 = 22750 W,
Hiệu suất động cơ đầy tải tra bảng 4.16[TL1-Tr173] cĩ =0,7
32500 7 , 0 22750 1 32 Q W
- Máy in 13 cái hoạt động khoảng 4h/ngày:
∑N = 13.100 = 1300 W , =0,6 Q32 = N*t , W
t : Hệ số thời gian
Hệ thống điều hịa khơng khí của tịa nhà này hoạt động với thời gian 8÷10h/ngày theo giờ làm việc hành chính, do vậy t=4/10=0,4
.0,4 867 6 , 0 1300 2 32 Q W
∑N = 850.2 = 1700 W, =0,75, t=0,4 .0,4 907 75 , 0 1700 3 32 Q W
- Máy nước nĩng lạnh 7 cái hoạt động 4h/ngày:
∑N = 7.655 = 4585 W, =0,73, t=0,4 .0,4 2512 73 , 0 4585 4 32 Q W
Vậy lượng nhiệt tỏa do máy mĩc, thiết bị điện đối với khơng gian văn phịng tầng 3 là:
∑Q32 = 32500 + 867 + 907 + 2512 = 36786 W
♦ Các tầng cịn lại tính tốn tương tự, kết quả được tổng hợp ở bảng phụ lục 6.
Bảng 3.3. thơng số kỹ thuật của thiết bị điện sử dụng trong tịa nhà.
Tên thiết bị Cơng suất N (W) Hiệu suất Thời gian sử dụng (giờ) Hệ số thời gian, t Máy tính 350 0,7 Liên tục 1 Máy in 100 0,6 4 0,4 Máy photocopy 850 0,75 4 0,4 Tivi 90 0,55 4 0,4 Tủ lạnh 150 0,62 Liên tục 1 Máy nước nĩng lạnh 655 0,73 4 0,4
3.2.7. Nhiệt hiện và ẩn do người tỏa Q4
3.2.7.1. Nhiệt hiện do người tỏa vào phịng, Q4h
Nhiệt hiện do người tỏa vào phịng chủ yếu bằng đối lưu và bức xạ và được xác định theo biểu thức:
Trong đĩ:
n: Số người ở trong phịng điều hịa, tra theo bảng 4.17.[TL1-Tr174]. Với phịng điều hịa là văn phịng văn phịng làm việc thì mật độ người định hướng trong phịng điều hịa là 6÷20 m2/người, ta chọn 10 m2/người.
Riêng tầng 16 là phịng ăn văn do vậy số người sẽ lớn hơn văn phịng làm việc, ở đây ta chọn 5 m2/người.
nđ: Hệ số tác động khơng đồng thời, theo [TL1-Tr.174] đối với cơng sở nđ=0,85,
qh: Nhiệt hiện tỏa ra từ 1 người, W/người, lấy định hướng theo bảng 4.18[TL1-Tr175] với các hoạt động văn phịng ta cĩ qh = 65 W/người.
3.2.7.2. Nhiệt ẩn do người tỏa ra, Q4â
Nhiệt ẩn do người tỏa ra được xác định theo biểu thức: Q4â = n.qâ , W (3.14) Trong đĩ:
n: Số người trong phịng điều hịa, (đã xác định ở trên)
qâ: Nhiệt ẩn do 1 người tỏa ra, W/người. Theo bảng 4.18[TL1-Tr175] ta chọn được: với các hoạt động văn phịng chọn qâ = 65 W/người
Tính ví dụ cho tầng 3 tịa nhà:
Tầng 3 cĩ tổng diện tích sử dụng điều hịa là khoảng FS=645 m2 nên ta cĩ thể tính như sau:
Số người ở trong phịng điều hịa: n = 64,5
10 645
người lấy n = 65 người.
Theo biểu thức (3.13), Nhiệt hiện do người tỏa vào tầng 3: Q4h = 65 . 0,85 . 65 = 3591 W Theo biểu thức (3.14), Nhiệt ẩn do người tỏa vào tầng 3 :
Q4a = 65.65 = 255 W
Vậy ta cĩ : Q4 = Q4h + Q4a = 3591 + 4255 = 7816 W
3.2.8. Nhiệt hiện và ẩn do giĩ tươi mang vào, QhN và QâN
Để đảm bảo nguồn oxi cho con người bên trong phịng điều hịa thì luơn cĩ một lượng giĩ tươi được cấp vào phịng. Khi cấp giĩ tươi vào phịng thì giĩ tươi sẽ tỏa ra một lượng nhiệt hiện QhN và một lượng nhiệt ẩn QâN.
QGT = QhN + QâN, W (3.15) QhN = 1,2.n.l.(tN - tT), W (3.16) QâN = 3,0.n.l.(dN – dT), W (3.17) Trong đĩ:
n: Số người trong phịng điều hịa (đã xác định ở trên).
l: Lưu lượng khơng khí tươi cung cấp cho một người trong 1 giây, l/s. Theo bảng 4.19[TL1-Tr176]chọn l = 7,5 l/s.người.
tN, tT: Nhiệt độ ngoài và trong phịng điều hịa. tN = 32,8 0C, tT = 25 0C
dN, dT: Ẩm dung của khơng khí ngồi và trong nhà. dN = 20,7 g/kg, dT = 12,8 g/kg
Đối với khu vực sảnh và hành lang: tN = 32,8 0C, tT = 28 0C dN = 20,7 g/kg, dT = 15,4 g/kg Tính ví dụ cho tầng 3 của tịa nhà:
- Theo biểu thức (3.15), nhiệt hiện do giĩ tươi mang vào khơng gian tầng: QhN = 1,2.65.7,5.(32,8 - 25) = 4563 W
- Theo biểu thức (3.16), nhiệt ẩn do giĩ tươi mang vào khơng gian tầng: QâN = 3,0 . 65 . 7,5 . (20,7 – 12,8) = 11554 W
Vậy theo biểu thức (3.17), tổng lượng nhiệt hiện và ẩn do giĩ tươi mang vào trong khơng gian tầng là:
QGT = 4563+11554 = 16117 W
3.2.9. Nhiệt hiện và ẩn do giĩ rị lọt mang vào, Q5h và Q5â
Khơng gian điều hịa được làm kín để chủ động kiểm sốt được lượng giĩ tươi cấp cho phịng nhằm tiết kiệm năng lượng nhưng vẫn cĩ hiện tượng rị lọt khơng khí qua khe cửa sổ, cửa ra vào và khi mở cửa do người ra vào. Hiện tượng này xảy ra càng mạnh khi chênh lệch nhiệt độ trong nhà và ngồi trời càng lớn. Khí lạnh cĩ xu hướng thốt ra ở phía dưới cửa và khí nĩng ngồi trời lọt vào phía trên cửa. Nhiệt hiện và ẩn do giĩ lọt được xác định như sau:
Q5h = 0,39.ξ.V.(tN - tT), W (3.18) Q5â = 0,84.ξ.V.(dN - dT), W (3.19) Trong đĩ :
V: Thể tích của phịng, m3,
tN, tT: Nhiệt độ ngoài và trong phịng điều hịa, K,
dN, dT: Ẩm dung của khơng khí ngồi và trong nhà, g/kg, ξ: Hệ số kinh nghiệm, xác định theo bảng 4.20[TL1-Tr177],
Do số người ra vào nhiều, cửa đĩng mở nhiều lần, phải bổ sung thêm nhiệt hiện và ẩn sau :
Qbsh = 1,23*Lbs*(tN - tT) , W (3.20) Qbsâ = 3,00*Lbs*(dN – dT) , W (3.21) Trong đĩ :
Lbs = 0,28*Lc*n , l/s
n – số người qua cửa trong 1 giờ ;
Với cơng trình này ta chọn n = 20 người đối với văn phịng làm việc, n = 10 với khu vực sảnh – hành lang, n = 30 đối với khu vực phịng ăn văn phịng tầng 16.
Lc – lượng khơng khí lọt mỗi một lần mở cửa, m3/người, tra theo bảng 4.21[TL1-Tr178], ta chọn LC = 3 m3/người
Tính ví dụ cho tầng 3 của tịa nhà:
+ Nhiệt hiện và ẩn do giĩ lọt Thể tích của tầng 3:
V = 645x3,3 = 2129 m3
Theo bảng 4.20[TL1-Tr177] ta cĩ: 0,41
- Theo biểu thức (3.18), nhiệt hiện do giĩ lọt mang vào:
Q5h = 0,39 . 0,41 . 2129 . (32,8 – 25) = 2655 W - Theo biểu thức (3.19),nhiệt ẩn do giĩ lọt mang vào:
Q5â = 0,84 . 0,41 . 2129 . (20,7 – 12,8) = 5791 W + Lượng nhiệt bổ sung :
- Theo biểu thức (3.20), lượng nhiệt hiện bổ sung là : Qbsh = 1,23*Lbs*(tN - tT)
Lbs = 0,28*Lc*n = 0,28 . 3 . 20 = 16,8 l/s → Qbsh = 1,23 . 16,8 . (32,8 - 25) = 161 W - Theo biểu thức (3.21), lượng nhiệt ẩn bổ sung là:
Qbsâ = 3,00*Lbs*(dN – dT) = 3,00 . 16,8 . (20,7 – 12,8) = 398 Vậy tổng lượng nhiệt do giĩ lọt vào khơng gian điều hịa tầng 3 là:
→ QGL = Q5h + Q5a + Qbsh + Qbsa = 2655 + 5791 + 161 + 398 = 9005
♦ Các tầng cịn lại tính tốn tương tự, kết quả được tổng hợp ở bảngphụ lục 9.
3.2.10. Các nguồn nhiệt khác, Q6
Ngồi 6 nguồn nhiệt đã nêu ở trên cịn cĩ các nguồn nhiệt khác ảnh hưởng tới phụ tải lạnh như:
- Nhiệt hiện và ẩn tỏa ra từ các thiết bị trao đổi nhiệt, các đường ống dẫn mơi chất nĩng hoặc lạnh đi qua phịng điều hịa.
- Nhiệt tỏa từ quạt và nhiệt tổn thất qua đường ống giĩ làm cho khơng khí lạnh bên trong nĩng lên…
Tuy nhiên các tổn thất nhiệt trong các trường hợp trên là nhỏ nên ta cĩ thể bỏ qua: Vậy ta coi Q6 = 0 W
3.2.11. Xác định phụ tải lạnh
Sau khi xác định xong các phụ tải lạnh thành phần thì phụ tải lạnh chính là tổng các phụ tải lạnh thành phần như hình 3.1 đã giới thiệu:
Q0 = Qt = ∑Qht + ∑Qât = Q1 + Q2 + Q3 + Q4 + Q5 + Q6 + QN Tính ví dụ cho tầng 3 tịa nhà: Phụ tải lạnh tính tốn cho tầng 1 là: Q0 = Qt = ∑Qht + ∑Qâ = Q11+Q21+Q22t+Q22C+Q22k+Q23+Q31+Q32+Q4+QN+Q5+Q6 = 8825+0+2489+483+9786+0+5960+36786+7816+16117+9005+0 = 97267 W
♦ Phụ tải lạnh các tầng cịn lại được tổng hợp trong bảngphụ lục 10.
Ta xác định được phụ tải lạnh của toàn bộ cơng trình là : ∑Q0= 1469939 W
CHƯƠNG 4
THÀNH LẬP VÀ TÍNH TỐN SƠ ĐỒ ĐIỀU HỊA. 4.1. Các quá trình cơ bản trên ẩm đồ
Từ khi Willis H. Carrier phát minh ra máy điều hịa khơng khí năm 1902, kể từ đĩ đã cĩ nhiều tiến bộ vượt bậc trong cơng nghệ, nhưng tất cả các hệ thống vẫn dựa trên nguyên tắc cơ bản là: khơng khí nĩng (lạnh) trong phịng được hút vào máy điều hịa khơng khí, được lọc bụi, tách ẩm và được làm lạnh (nĩng) rồi được thổi trở lại phịng. Lượng nhiệt hấp thụ từ khơng khí qua dàn trao đổi nhiệt dàn ngưng được thải ra mơi trường bên ngồi.
Các nguyên tắc điều hịa khơng khí dựa trên các quá trình của khơng khí ẩm:
4.1.1. Quá trình sưởi ấm khơng khí đẳng ẩm dung.
Hình 4.1. Quá trình sưởi ấm khơng khí đẳng ẩm dung 1-2
=10 0 % 1 2 t t t1 2 1 2 d1 = d2 1 i 2 i
Sau khi sưởi ấm trong calorife hoặc dàn nĩng, nhiệt độ khơng khí tăng từ t1 đến t2, độ ẩm giảm từ φ1 xuống φ2, cịn ẩm dung khơng đổi d1 = d2.
- t1 < t2. - 1 > 2. - d1 = d2. q12 = i2 – i1 kJ/kg. 4.1.2. Quá trình làm lạnh và khử ẩm Hình 4.2. Quá trình làm lạnh và khử ẩm
Hình 4.2 biểu diễn quá trình làm lạnh và khử ẩm của khơng khí sau khi hịa trộn từ điểm H xuống điểm O. Điểm S là điểm đọng sương thiết bị.
Khơng khí sau khi qua dàn lạnh để làm lạnh và khử ẩm cĩ: - tV < tN, - V > N, dV dN O V N =100 % tV tN V N t d
- IV < IN.
+ Nhiệt độ giảm t= tN – tV
+ Lượng ẩm tách ra d= dN - dV.
4.1.3. Quá trình hịa trộn khơng khí
Hình 4.3. Quá trình hịa trộn khơng khí
- Điểm 1 là trạng thái khơng khí ngồi trời với G1, I1, t1, d1. - Điểm 2 là trạng thái khơng khí trong nhà với G2, I2, t2, d2. - Điểm 3 là trạng thái khơng khí sau khi hịa trộn với G3, I3, t3, d3. - Tỉ lệ hịa trộn: b a G G 2 1 vơi a + b =1 Các thơng số điểm 3: + Lưu lượng dịng hịa trộn:
G3 = G1 + G2, kg/s t 2 t 3 =10 0 % d 2 d 1 i i i 2 3 1 a b 2 3 1 t 1 d 3 t d
+ Lưu lượng dịng hịa trộn: L = L3 = L1 + L2, l/s. + Entanpy: I3 = 3 2 2 1 1 3 2 2 1 1. . L I L I L G G I G I + Nhiệt độ: t3 = 3 2 2 1 1