Hệ thống đường ống nước ngưng cùng với hệ thống đường ống dẫn mơi chất và hệ thống đường ống giĩ là 3 hệ thống đường ống chính trong một hệ thống điều hịa khơng khí hồn chỉnh. Trong đĩ đường ống dẫn nước ngưng là khơng thể thiếu đối với hệ thống điều hịa trung tâm.
Nhiệm vụ của hệ thống đường ống dẫn nước ngưng:
Đường ống dẫn nước ngưng làm nhiệm vụ thu gom, vận chuyển và thải nước ngưng tại các dàn lạnh ra ngồi đảm bảo cho nước ngưng khơng bị ứ đọng lại các dàn lạnh hoặc cĩ thể rớt ra khơng gian điều hịa làm ảnh hưởng đến chất lượng cơng trình.
Nguyên lý hoạt động của hệ thống:
Tại các dàn lạnh, gas cĩ nhiệt độ thấp từ dàn nĩng đến chạy bên trong các dàn ống trao đổi nhiệt, khơng khí bên ngồi mơi trường cĩ độ ẩm cao được quạt dàn lạnh hút vào gặp dàn ống trao đổi nhiệt sẽ được làm lạnh đến nhiệt độ yêu cầu rồi thổi vào khơng gian điều hịa. Hơi ẩm trong cĩ khơng khí khi bị làm lạnh sẽ đọng sương lại trên thành ống trao đổi nhiệt, rớt xuống máng hứng nước ngưng của dàn.
Nước ngưng tại các dàn lạnh sẽ được bơm nước ngưng (hoặc là do chênh lệch áp suất thủy tĩnh) đẩy về hệ thống ống dẫn nước ngưng rồi được đưa vào hệ thống đường ống nước thải của tịa nhà.
Do đặc điểm dàn lạnh được trang bị bơm thốt nước ngưng ngay tại hộp máy nên khả năng thốt nước ngưng là khơng bị hạn chế chính vì vậy mà ta cĩ thể lắp đặt đường ống dẫn nước ngưng rất dễ dàng và thuận tiện.
Mỗi một dàn lạnh đã được trang bị một bơm nước thuộc dạng tiêu chuẩn đã được nhà chế tạo tính tốn kỹ lưỡng đảm bảo yêu cầu kỹ thuật.
Ống dẫn nước ngưng là các ống nhựa PVC và các phụ kiện cũng bằng PVC nên dễ dàng thi cơng và lắp đặt.
Do đặc điểm của nước đi trong đường ống là nước cĩ nhiệt độ thấp hơn nhiệt độ mơi trường nên với tất cả các đường ống dẫn nước ngưng đều phải được
bọc cách nhiệt và cách ẩm kỹ lưỡng đảm bảo cho khơng cĩ hiện tượng đọng sương bên ngồi ống gây ảnh hưởng xấu đến chất lượng cơng trình.
Ống nhựa PVC Cách nhiệt
Hình 5.5. Ống dẫn nước ngưng.
5.4. Chọn thiết bị thơng giĩ thu hồi nhiệt HRV
Đặc điểm của hệ thống HRV:
+ Kết hợp điều hịa khơng khí và thơng giĩ:
Hệ thống HRV cĩ chức năng thơng giĩ và thu hồi lượng nhiệt bị mất qua quá trình thơng giĩ. Hệ thống này hạn chế sự thay đổi nhiệt độ phịng do thơng giĩ gây ra, do đĩ luơn duy trì được mơi trường khơng khí chất lượng cao trong nhà.
+ Thiết bị gọn nhẹ:
Với chiều cao 306mm, thiết bị được đặt dễ dàng trong khơng gian bị hạn chế, ví dụ như trên trần giả.
+ Bảo tồn năng lượng:
HRV thu hồi lại năng lượng nhiệt qua quá trình thơng giĩ và hạn chế sự thay đổi nhiệt độ phịng do quá trình thơng giĩ gây ra, do đĩ bảo tồn năng lượng và giảm tải hệ thống điều hịa khơng khí. Theo như tính tốn ở trên, hệ thống điều hịa cĩ tác dụng làm lạnh khơng khí từ tN = 32,8 0C, φN = 66 % xuống tT = 250C, φT = 65% và tư = 19,50C. Khi ta sử dụng thiết bị thơng giĩ HRV thì tải lạnh này sẽ giảm khoảng 30%.
Tự động chuyển chế độ thơng giĩ theo tình trạng hoạt động của máy điều hịa khơng khí. Cĩ thể lấy một ví dụ đơn giản nếu tải lạnh yêu cầu trong phịng điều hịa là Qyc = 2500 W, khi sử dụng thiết bị thơng giĩ HRV thì sẽ giữ lại được khoảng 250 W, như vậy tải điều hịa giảm sẽ giảm khoảng 10%.
Giảm tải điều hịa khơng khí (2%) bằng cách khơng chạy HRV khi khơng khí vẫn sạch ngay sau khi máy điều hịa bật.
+ Vận hành chế độ làm lạnh ban đêm:
Chế độ vận hành làm lạnh khơng khí ban đêm là một chức năng bảo tồn năng lượng, chức năng này sẽ làm việc ban đêm khi các máy điều hịa khơng khí tắt. Do các phịng cĩ chứa thiết bị văn phịng làm cho nhiệt độ phịng tăng lên, chế độ tự làm lạnh ban đêm sẽ làm giảm tải lạnh khi máy điều hịa bật vào buổi sáng. Việc này cũng sẽ giúp tránh cảm giác khơng thoải mái vào buổi sáng mà nguyên nhân là do tích lũy nhiệt trong suốt cả đêm.
Với các ưu điểm nêu trên hệ thống HRV của hãng Daikin được lựa chọn cho cơng trình này.
Đối với tịa nhà này mỗi tầng sẽ được thiết kế lắp đặt 1 hệ thống thơng giĩ thu hồi nhiệt HRV để đảm bảo tính tiện nghi cho mơi trường khơng khí chất lượng cao bên trong khơng gian văn phịng làm việc.
Tính tốn ví dụ cho tầng 3:
Lưu lượng khơng khí tươi cần cho 1 người trong 1 giờ được xác định theo bảng 4.19[TL1-Tr176], tachọn l = 7,5 l/s.người.
l = 7,5 l/s = 27 m3/h
Đối với tầng 3 số người cĩ trong khơng gian điều hịa là n = 65 người, vậy lưu lượng khơng khí tươi cần cấp cho tầng 3 là :
LN = n . l = 65 x 27 = 1755 m3/h
Theo catalog HRV của hãng Daikin ta cĩ thể chọn 1 bộ VAM2000GJVE. Các tầng cịn lại tính tốn tương tự và các hệ thống HRV được chọn trong
Bảng 5.8. Chi tiết chọn hệ thống HRV các tầng
Tầng Số người, n l, m3/h LN, m3/h Model Số lượng
1 48 27 1296 Sảnh 11 27 297 VAM2000GJVE 1 Lửng 35 27 945 VAM1000FAVE 1 2 65 27 1755 VAM2000GJVE 1 3÷7 65 27 1755 VAM2000GJVE 5 8 56 27 1512 VAM2000GJVE 1 9÷12 56 27 1512 VAM2000GJVE 4 13 50 27 1350 VAM1500GJVE 1 14 50 27 1350 VAM1500GJVE 1 15 40 27 1080 VAM1500GJVE 1 16 67 27 1809 HL 12 27 324 VAM2000GJVE 1
Hình 5.6. Hệ thống thu hồi nhiệt HRV
SA (Cấp khí vào phịng) EA (Khí thải ra bên ngồi)
OA (Khí tươi từ bên ngồi)
CHƯƠNG 6
TÍNH TỐN THIẾT KẾ HỆ THỐNG VẬN CHUYỂN
VÀ PHÂN PHỐI KHƠNG KHÍ
Hệ thống vận chuyển và phân phối khơng khí bao gồm các phần tử sau: - Hệ thống đường ống giĩ.
- Hệ thống các miệng thổi và hút và VCD. - Quạt giĩ.
- Các thiết bị phụ khác.
6.1. Hệ thống đường ống giĩ
Hệ thống đường ống giĩ cĩ chức năng dẫn và phân phối giĩ tới các nơi khác nhau tùy theo yêu cầu. Thiết kế hệ thống đường ống giĩ phải đảm bảo các yêu cầu cơ bản sau :
- Ít gây ồn.
- Tổn thất nhiệt nhỏ. - Trở lực đường ống bé.
- Đường ống gọn đẹp khơng làm ảnh hưởng tới mỹ quan cơng trình. - Phân phối giĩ đều cho các miệng thổi.
- Chi phí đầu tư thấp.
Tùy theo chức năng hệ thống đường ống giĩ được phân ra làm 3 loại chính: - Hệ thống đường ống giĩ tươi.
- Hệ thống đường ống giĩ thải. - Hệ thống đường ống giĩ hồi.
Cĩ thể thiết kế đường ống giĩ dựa theo 3 phương pháp chủ yếu sau:
- Phương pháp giảm dần tốc độ : là phương pháp đơn giản nhất, tuy nhiên người thiết kế cần cĩ kinh nghiệm thực tế. Để thực hiện được phương pháp này người thiết kế cĩ thể chủ động lựa chọn tốc độ giĩ ở từng đoạn ống từ miệng thổi
của quạt đến đường ống chính, các ống nhánh cho tới miệng thổi khuếch tán vào phịng.
- Phương pháp ma sát đồng đều : là chọn tổn thất áp suất ma sát trên 1 mét ống cho tất cả các đoạn ống đều bằng nhau để tiến hành tính tốn thiết kế đường ống giĩ.
- Phương pháp phục hồi áp suất tĩnh : nội dung chính của phương pháp này là xác định kích thước ống dẫn sao cho tổn thất áp suất trên đoạn đĩ đúng bằng độ gia tăng áp suất tĩnh do sự giảm tốc độ chuyển động của khơng khí sau mỗi nhánh rẽ sử dụng để thiết kế đường ống giĩ đi, khơng dùng để thiết kế ống hồi và phạm vi sử dụng ít.
- Phương pháp ma sát đồng đều ưu việt hơn hẳn phương pháp giảm dần tốc độ vì nĩ khơng cần phải cân bằng đối với các hệ thống đường ống đối xứng. Nếu hệ thống khơng đối xứng, cĩ các nhánh ngắn và nhánh dài thì nhánh ngắn nhất cần phải cĩ van đĩng bớt để hạn chế lưu lượng.
Qua phân tích trên ta chọn phương pháp ma sát đồng đều để thiêt kế hệ thống ống giĩ cho cơng trình là phù hợp nhất. Và chọn tổn thất áp suất là Δp1 = 1 Pa/m.
6.1.1. Tính tốn đường ống giĩ tươi 6.1.1.1. Tốc độ khơng khí đi trong ống
Tốc độ khơng khí đi trong ống là một đại lượng được quan tâm nghiên cứu nhiều. Tốc độ khơng khí cao, cơng suất quạt lớn, độ ồn lớn nhưng nhược điểm là đường ống nhỏ gọn và ngược lại. Khi chọn tốc độ khơng khí phải tính đến độ ồn và tính kinh tế. Tốc độ tại các miệng thổi, miệng hút lấy định hướng như sau : miệng thổi đặt ở vùng làm việc cao 2 – 3 m chọn ω = 1,5 – 3 m/s. Áp suất làm việc cho tất cả các miệng thổi là 3,8 mmH2O. Tốc độ khơng khí đi trong ống giĩ đối với cơng trình văn phịng làm việc được lấy định hướng theo bảng 7.1 và bảng 7.2 [TL1, tr.368 – 369], ω = 6 m/s.
6.1.1.2. Tính tiết diện đường ống giĩ
Đối với cơng trình này, khơng khí tươi được lấy trực tiếp từ ngoài vào hịa trộn với lượng khơng khí tái tuần hoàn từ trong khơng gian điều hịa tại thiết bị thơng giĩ thu hồi nhiệt HRV trước khi được cấp tới các dàn lạnh trong khơng gian điều hịa qua hệ thống ống dẫn. Ống dẫn giĩ được chọn cĩ tiết diện hình vuơng và hình chữ nhật, vật liệu làm ống là tơn tráng kẽm.
Tiết diện của ống giĩ được tính theo cơng thức. F =
L
, m2
L – Lưu lượng khơng khí, m3/s ; ω – tốc độ khơng khí đi trong ống, m/s ;
* Tính tốn thiết kế hệ thống đường ống giĩ cho tầng 3
Tổng lưu lượng giĩ tươi cần cung cấp cho tầng 3 tịa nhà là: Lc = n . l = 65 . 7,5 = 487,5 l/s = 0,4875 m3/s
- Tầng 3 sử dụng 12 dàn lạnh. Vậy lưu lượng giĩ cần cấp cho từng dàn lạnh là:
L1 487, 5 40, 625 12
l/s
- Chọn sơ đồ thiết kế bố trí đường ống cấp giĩ tươi cho tầng 3 thể hiện trên bản vẽ thi cơng đường ống giĩ. Sau đây ta sẽ tính ví dụ chođường ống cấp giĩ tươi cho tầng 3.
Hình 6.1. Sơ đồ cung cấp giĩ tươi tới các dàn lạnh tầng 3.
- Tốc độ khơng khí đi trong ống chính tra theo bảng 7.2 [TL1, tr.368 – 369] ta được: ω = 6 m/s - Tiết diện ống: F = 0, 4875 0, 08125 6 m2 Ta chọn cỡ ống 400 x 225 = 0,09 m2 Tính lại tốc độ giĩ: ω = 0, 4875 5, 4 0, 09 m/s. Sử dụng bảng 7.11 [TL1, tr.386] để tính tiết diện ống nhánh và xác định cỡ ống theo bảng 7.3 [TL1, tr.370]. Kết quả tính giới thiệu trong bảng 6.1.
Bảng 6.1. Kích thước ống giĩ cấp tầng 3 Đoạn ống Lưu lượng giĩ, [l/s] Δp1 [Pa/m]. Phần trăm lưu lượng, % Phần trăm tiết diện, % Tiết diện ống Cỡ ống chọn, [mm x mm] Tốc độ ,[ m/s] O-A 487,5 1 100 100 0,09 400 x 225 5,4 A-DL1 40,625 1 8,33 13,5 0,015 150 x 100 2,8 A-DL2 40,625 1 8,33 13,5 0,015 150 x 100 2,8 A-B 406,25 1 83,33 87,2 0,08 400 x 200 5,2 B-DL3 40,625 1 8,33 13,5 0,015 150 x 100 2,8 B-DL4 40,625 1 8,33 13,5 0,015 150 x 100 2,8 B-C 325 1 66,67 73,17 0,07 350 x 200 4,8 C-C1 81,25 1 16,67 24 0,025 250 x 100 3,4 C1-DL6 40,625 1 8,33 13,5 0,015 150 x 100 2,8 C-D 243,75 1 50,00 58 0,007 350 x 200 4,6 D-D1 121,875 1 25,00 32,5 0,06 300 x 200 4,4 D1-D2 81,25 1 16,67 24 0,025 250 x 100 3,4 D2-DL9 40,625 1 8,33 13,5 0,015 150 x 100 2,8 D-E 121,875 1 25,00 32,5 0,06 300 x 200 4,4 E-DL10 40,625 1 8,33 13,5 0,015 150 x 100 2,8 E-E1 81,25 1 16,67 24 0,025 250 x 100 3,4 E1-DL11 40,625 1 8,33 13,5 0,015 150 x 100 2,8 E1-DL12 40,625 1 8,33 13,5 0,015 150 x 100 2,8
Xác định tổn thất áp suất trên ống giĩ:
Ta thấy đoạn ống dài nhất và cĩ tổn thất áp suất lớn nhất là đoạn ống từ quạt đến dàn lạnh cuối cùng [đoạn O – DL12]. Do vậy ta tiến hành tính trở kháng trên đoạn này để xác định tổn thất áp suất trên tồn bộ hệ thống đường ống.
* Tổn thất áp suất do ma sát: ∆pms
∆p = l.∆pl , Pa Trong đĩ:
l - chiều dài tương đương đường ống giĩ, m
∆pl - tổn thất áp suất ma sát trên 1m ống, Pa/m. Chọn∆pl = 1 Pa/m
+ Cách tính chiều dài tương đương cút 900: Ta cĩ: ltđ cút = a.d
Tra bảng 7.5[1], cút 900 khơng cĩ cánh hướng dịng, R = 1,25d Cút: 300x200 mm ; w/d = 1,5 , nội suy ta cĩ a =7,1
ltđ cút 1 = a.d = 7,1.0,5 = 3,5 m
Đối với các cơn kết nối giữa 2 đoạn ống cĩ kích thước khác nhau, ta xác đính chiều dài tương đương của 1 cơn theo hệ số kính nghiệm là l1C = 7 m.
Bảng 6.2. Chiều dài tương đương ống giĩ.
Đoạn ống Hạng mục Chiều dài, m Chiều dài tương đương, m
O –A ống giĩ 2 A –B ống giĩ 5,4 cơn 7 B - C ống giĩ 7 cơn 7 C – D ống giĩ 9,3 cơn 7 D-E ống giĩ 6,7
cơn 7
E-DL12 ống giĩ 13,1
cơn 7
Cút 3,5
Tổng 82
Vậy, tổn thất áp suất ma sát ống giĩ : ∆p = l.∆pl = 82.1 = 82 Pa
+ Tổn thất áp suất ma sát qua ống mềm đoạn ống giĩ nối tới HRV và dàn lạnh: ∆pmsống mềm = l. ∆pl
+ Tổn thất áp suất trên 1 mét ống mềm: ∆pl’ = 18 Pa/m
- Chiều dài đoạn O– HRV :l’ = 2 m
- Chiều dài đoạn ống mềm nối ống giĩ – lạnh: l’’=1,5 m
Tổng chiều dài ống mêm là: l = 3,5 m
Vậy, tổn thất ma sát qua ống mềm : ∆pmsống mềm = l. ∆pl = 3,5.18 = 63 Pa
Tổn thất qua miệng thổi : ∆pmiệng thổi = 30 Pa.
Vậy tổn thất áp suất do ma sát trên tồn bộ hệ thống đường ống là: ∆pms = 82 + 63 + 30 = 176 Pa
*Tổn thất áp suất cục bộ:
Tổn thất áp suất cục bộ trên đường ống giĩ chủ yếu xảy ra tại các đoạn nhánh Tê 900 và các cơn nối ống giĩ thay đổi tiết diện.
Trên tồn bộ đoạn ống giĩ từ O – DL12 cĩ tất cả 6 đoạn rẽ nhánh dùng Tê 900 và 5 cơn thu lại thay đổi tiết diện ống với gĩc thu 450. vậy ta sẽ tính tổn thất tại các Tê và cơn này.
+ Tổn thất áp suất qua các nhánh Tê tính theo cơng thức: ∆pcb = n.pđ(ω2), Pa
Trong đĩ:
n: Hệ số áp suất động, tra theo bảng 7.7 [TL1-Tr380]
pđ: Áp suất động theo tốc độ dịng khơng khí, (Pa), tra theo bảng 7.6 [TL1-Tr378].
ω2: Tốc độ dịng khơng khí sau khi qua Tê vào ống nhánh, m/s
Bảng 6.3. Tổn thất áp suất qua Tê trên đoạn ống
Đoạn ống Vận tốc giĩ ω2 , [m/s] Hệ số n Áp suất động Pđ , [Pa] ∆pcb [Pa] O-A 2,8 1,7 4,7 22,4 A-B 2,8 1,7 4,7 22,4 B-C 2,8 1,73 4,7 22,4 C-D 4,4 1,75 11,7 90,1 E-E1 2,8 1,73 4,7 22,4 E1-DL12 2,8 1,74 4,7 22,4
Tổng tổn thất áp suất qua Tê 202,1
Vậy tổng tổn thất áp suất trên đường ống giĩ là:
∆p = ∆pms + ∆pcb = 176 + 202,1 = 378,1 Pa.
♦ Đối với các tầng cịn lại tính tốn tương tự như tầng 3, kết quả tính tốn được thể hiện trong các bảng phụ lục từ 18÷24.
6.1.2. Tính tốn hệ thống giĩ thải phịng
Đối với cơng trình này do cĩ sử dụng thiết bị thơng giĩ thu hồi nhiệt HRV ở tất cả các phịng điều hịa, do vậy đối với lượng giĩ thải từ các phịng điều hịa ta