Hệ số đi vòng bypass εBF: là tỷ số giữa lượng không khí đi qua dàn lạnh nhưng không trao đổi nhiệt ẩm với dàn so với tổng lượng không khí thổi qua dàn lạnh. Hệ số này có thể chọn theo kinh nghiệm, theo bảng 4.22.[1] ta chọn εBF = 0,1
4.3.4.Hệ số nhiệt hiện hiệu dụng ESHF (hef)
Hệ số nhiệt hiện hiệu dụng ESHF (εhef): Là tỷ số giữa nhiệt hiện hiệu dụng của phòng và nhiệt hiện tổng hiệu dụng của phòng:
ef hef âef hef hef ht Q Q Q Q Q Trong đó:
Qhef: Nhiệt hiện hiệu dụng của phòng ERSH Qhef = Qhf + εBF . QhN Qâef: Nhiệt ẩn hiệu dụng của phòng ERLH
Qâef = Qâf + εBF . QâN QhN: Nhiệt hiện gió tươi mang vào, W QâN: Nhiệt ẩn gió tươi mang vào, W
Hệ số nhiệt hiện hiệu dụng dùng để xác định điểm đọng sương S khi kẻ đường song song với G-εhef qua điểm T thì S chính là giao điểm của nó với đường φ = 100%
ví dụ tính cho tầng 1.
- Nhiệt hiện hiệu dụng của phòng ERSH, Qhef Qhef = Qhf + εBF . QhN
= 89774,284 + 0,1.49050 = 94679,284(W) - Nhiệt ẩn hiệu dụng của phòng ERLH, Qâef
Qâef = Qâf + εBF. QâN
= 46000 + 0,1. 112500 = 57250 (W) Vậy theo công thức (3.12),hệ số nhiệt hiện hiệu dụng ESHF (hef) là:
ef hef âef hef hef hef Q Q Q Q Q = 94679, 284 0, 62 94679, 284 57250
Từ các kết quả tính toán trên ta sẽ biểu diễn sơ đồ tuần hoàn 1 cấp điển hình cho phòng hội trường với các hệ số nhiệt hiện hệ số đi vòng và cách xác định các điểm nút của sơ đồ trên đồ thị t-d:
Hình.4.4. Các điểm nút của sơ đồ tuần hoàn 1 cấp điển hình
4.3.5.Nhiệt độ đọngsương của thiết bị
Nhiệt độ đọng sương của thiết bị là nhiệt độ mà khi ta tiếp tục làm lạnh hỗn hợp không khí tái tuần hoàn và không khí tươi thì không khí đạt trạng thái bão hoà =100% tại điểm S.
Nhiệt độ đọng sương của thiết bị được xác định theo hệ số hef tra theo bảng 4.24 [TL1-Tr 199].
Nhiệt độ đọng sương của thiết bị của các tầng được thể hiện ở phụ lục 14
4.3.6.Nhiệt độ không khí sau dàn lạnh
Nhiệt độ của không khí sau dàn lạnh t0 = tV có thể xác định được theo biểu thức: TO = ts + BF.(tH - ts)
Trong đó:
TH : nhiệt độ điểm hòa trộn tH có thể xác định bằng biểu thức:
d T =100 % t N h (S H F) G 24 Co C S O = V T H N =50% ht hef hf 1
. . N N T T H G t G t t G
tN, tT : Nhiệt độ không khí ngoài và trong nhà 0C
GN : Lưu lượng không khí tươi, kg/s, chọn GN = 10%GT theo [TL1-Tr 130] GT : Lưu lượng không khí tuần hoàn, kg/s
G: Lưu lượng không khí tổng, kg/s
G = GT + GN = GT + 0,1GT = 1,1GT tH = 0,1. .35,9 .25 1,1. T T T G G G = 25,90C tO = ts + (25,9 + ts). 0,1
Kết quả tính toán của nhiệt độ không khí sau dàn lạnh ở các tầng được tổng hợp trong bảng phụ lục 14
4.3.7.Xác định lưu lượng không khí qua dàn lạnh
Để xác đinh được lưu lượng không khí qua dàn lạnh ta sử dụng biểu thức:
L = l s t t Q BF S T hef / , ) 1 ).( .( 2 , 1 (3.14) Trong đó:
L : Lưu lượng không khí, l/s.
Qhef : Nhiệt hiện hiệu dụng của phòng, W
tT, ts : Nhiệt độ trong phòng và nhiệt độ đọng sương, o C εBF : Hệ số đi vòng.
Lưu lượng không khí L là lượng không khí cần thiết để dập nhiệt thừa và ẩn thừa của phòng điều hòa, đó cũng chính là lưu lượng không khí đi qua dàn lạnh sau khi hòa trộn. Ngoài ra căn cứ vào nó ta có thể tính kiểm tra năng suất lạnh của hệ thống điều hòa không khí:
Qo = G.(IH – IV) , kW Trong đó:
G = ρ .L ,kg/s.
ρ: Khối lượng riêng của không khí, ρ= 1,2 kg/m3 L: Lưu lượng thể tích của không khí:
L = LN + LT , m3/s LN: Lượng khí tươi cấp vào
LT: Lượng không khí tái tuần hoàn
IH: entanpy không khí tại điểm hòa trộn (điểm không khí vào dàn lạnh), kj/kg IV: entanpy không khí tại điểm thổi vào không gian điều hòa (không khí ra khỏi dàn lạnh), kj/kg.
CHƯƠNG V
TÍNH CHỌN MÁY THIẾT BỊ VÀ ĐƯỜNG ỐNG DẪN GAS VÀ PHÂN PHỐI GIÓ
Sau khi tính toán tải nhiệt, lựa chọn được phương án điều hòa không khí thì ta cần tiến hành thiết kế đường ống gas và tính toán chọn máy móc thiết bị cho hệ thống. Đây là công việc rất quan trọng vì nó quyết định chất lượng của hệ thống điều hòa mà ta thiết kế. Tất cả các vấn đề: khả năng đảm bảo về mặt kỹ thuật, chế độ vận hành máy móc thiết bị an toàn, tính khả thi trong thi công lắp đặt, hay phù hợp với khả năng kinh tế của chủ đầu tư…điều chịu ảnh hưởng trực tiếp bởi khâu chọn máy móc và thiết bị. Chính vì vậy khi tiến hành chọn máy móc và thiết bị cho hệ thống ta cần tìm hiểu và đưa ra phương án nào tối ưu nhất có thể đáp ứng được các đòi hỏi trên.
5.1.CHỌN MÁY VÀ THIẾT BỊ CỦA HỆ THỐNG 5.1.1. Đặc điểm của hệ thống ĐHKK đã chọn
Hệ thống điều hòa không khí trung tâm VRF của MITSUBISHI là một hệ thống điều hòa không khí hoạt động dựa trên một nguyên lý hết sức cơ bản của tự nhiên: vật chất khi bay hơi sẽ hút nhiệt của môi trường xung quanh. Nhiệt độ trong phòng có đặt dàn lạnh của máy ĐHKK giảm xuống được là nhờ có môi chất trong
dàn lạnh bay hơi và hút nhiệt. Việc phòng lạnh nhiều hay ít, nhanh hay chậm, có đạt được nhiệt độ đặt hay không, sẽ phụ thuộc vào lượng môi chất bay hơi nhiều hay ít theo một đơn vị thời gian hay còn gọi là lưu lượng. Dạng VRF, một dàn nóng, nhiều dàn lạnh. Khi nhiệt độ trong phòng giảm xuống nhiệt độ đặt, máy điều hòa sẽ giảm
lưu lượng môi chất hay giảm công suất của máy. Lúc này hệ VRF chỉ chạy để bù
vào lượng nhiệt phát sinh thêm do đóng/ mở cửa, sự hô hấp và tỏa nhiệt của con người, máy móc...
Thực tế công nghệ VRF là giải quyết được việc hệ thống điều hòa không khí cần phải thay đổi lưu lượng môi chất khi tải thay đổi, thực chất là chỉ hoạt động để
bù vào việc tải nhiệt thay đổi tổn thất nhiệt và nhiệt phát sinh. Điều này vừa giảm tải cho máy nén, vừa tránh được việc start/ stop nhiều lần.
Việc đạt được tiêu chí VRF dựa trên hai mấu chốt:
1. Dùng động cơ bước cho van điều chỉnh điện tử tuyến tính ở dàn lạnh (LEV). 2. Dùng mạch thay đổi tần số để thay đổi tần số của máy nén ở dàn nóng (Biến
tần).
1. LEV:
Đối với dạng máy VRF, khi tải thay đổi, lưu lượng của dàn lạnh sẽ thay đổi theo. Điều này được thực hiện nhờ một thiết bị gọi là van Van điều chỉnh điện tử tuyến tính-LEV (Linear Electronic Valve).
Hình.5.1. LEV
LEV thực hiện việc điều chỉnh lưu lượng bằng cách điều chỉnh độ mở từ 0% (đóng) cho đến 100% (mở hoàn toàn). Việc điều chỉnh LEV từ 0% đến 100% được thực hiện nhờ một động cơ bước (step motor) với 2000 bước, như vậy tương ứng với mỗi bước, LEV thay đổi được 0,05%. Chính vì đạt được số lượng bước lớn và các bậc nhỏ như vậy nên van này được gọi là tuyến tính (Linear). Số bước càng lớn,
van càng có khả năng điều chỉnh trơn hơn hay còn gọi là tuyến tính hơn. Van càng tuyến tính thì việc điều chỉnh lưu lượng càng chính xác hay sát với nhiệt độ yêu cầu
hơn. Đây cũng là một chỉ tiêu quan trọng khi đánh giá chất lượng của một hệ thống điều hòa không khí dạng VRF.
2. Biến tần
Việc điều chỉnh lưu lượng không chỉ nhờ vào LEV mà còn nhờ vào mạch biến tần của nguồn điện vào máy nén.
Đối với hệ thống ĐHKK thông thường, tốc độ của máy nén luôn không đổi (constant speed) bởi vì tần số của nguồn điện luôn không đổi. Ngoài ra dàn lạnh của ĐHKK thông thường cũng không có LEV nên dẫn đến việc là lưu lượng môi chất không điều chỉnh được.
Đối với hệ thống VRF, ở dàn nóng sẽ có một mạch biến đổi tần số
Hình.5.2. Biến đổi tầng số điện áp cho máy nén
Mạch biến đổi tần số này, dựa vào một số thông tin đầu vào như độ mở của LEV, áp suất môi chất ... để đưa ra quyết định máy nén chạy ở tốc độ nào, thể hiện bằng việc cung cấp một tần số nhất định cho máy nén.
Việc điều chỉnh tần số, tương tự như việc điều chỉnh độ mở của LEV, cũng theo các bước (step). Trong phạm vi tần số điều chỉnh, nếu số bậc càng lớn, sự điều chỉnh sẽ càng trơn. Phạm vi điều chỉnh tần số và số bước là các tiêu chí quan trọng để đánh giá chất lương điều khiển của hệ thống ĐHKK VRF. Hệ VRF của hng Mitsubishi Electric điều chỉnh tần số trong phạm vi từ 20 Hz đến 105 Hz, thông qua 85 bậc, mỗi bậc tương ứng với 1Hz (gần như tuyến tính).
Hình.5.3. Đường cong điều chỉnh tần số công suất 5.1.2.Ứng dụng công nghệ mới vào hệ thống
Hệ VRF được điều khiển thông minh như thế nào?
Việc đạt được công nghệ VRF cùng với những ích lợi của nó là nhờ áp dụng tiến bộ của tự động hóa vào việc điều khiển thiết bị. Ngoài tiện ích là tiết kiệm điện ra, việc điều khiển, giám sát và kết nối với các hệ thống thông minh khác cũng rất tiện lợi.
Hình.5.4. Hệ thống điều khiển và kết nối của hệ thống ĐHKK VRF
Vì cấu hình như hình 4, 5, hệ thống VRF có thể đạt được các yêu cầu sau:
- Điều khiển hoạt động của từng hệ thống, đến từng dàn lạnh (bật, tắt, đặt nhiệt độ, đặt lịch bật/ tắt...)
- Hiển thị, giám sát hoạt động của hệ thống: có thể biết được tình trạng hoạt động của từng thiết bị (đang bật hay tắt, tắt khi nào, đặt bao giờ bật lại...)
- Hiển thị lỗi (lỗi xảy ra với dàn nóng/ dàn lạnh nào, lỗi gì, khi nào, phục hồi khi nào...)
- Tính toán, hiển thị mức tiêu thụ điện của từng dàn lạnh và từng thuê bao.
- Thu nhận tín hiệu từ các đối tượng khác (như báo cháy, an ninh...), cung cấp tín hiệu ra ngoài.
- Kết nối với hệ thống quản lý tại nhà BMS (Building management system)
- Việc truy cập có thể tiến hành trực tiếp qua dây điều khiển hoặc qua mạng internet, có dây hoặc không dây.
Kết luận:
Trong xu hướng sử dụng năng lượng tiết kiệm trên thế giới như hiện nay và trong tình trạng khan hiếm về nguồn điện như ở Việt Nam, việc sử dụng hệ thống điều hòa không khí tiết kiệm năng lượng và điều khiển thông minh như hệ thống ĐHKK VRF của hảng Mitsubishi Electric là một giải pháp đúng đắn. Sử dụng điện tiết kiệm không những có lợi cho cá nhân, cho doanh nghiệp, cho chính phủ mà còn mang lại lợi ích cho cả cộng đồng.
5.2. CHỌN CÁC THIẾT BỊ CHÍNH CHO HỆ THỐNG 5.2.1. Chọn dàn lạnh
Dựa vào cấu trúc công trình của khách sạn, cấu trúc trần laphong nên ta chọn dàn lạnh âm trần nối ống gió, áp suất tĩnh trung bình, và một số khu vực chọn dàn lạnh cassette kiểu 4 hướng thổi.
Bảng 5.1. Chi tiết chọn dàn lạnh cho công trình
Tầng Năng suất lạnh
danh định [kw] Số lượng (cái) Model
1 14 KW 12 FDUM140KXE6D 14 KW 3 FDT140KXE6D 9 KW 3 FDT90KXE6D 5,6 KW 1 FDT56KXE6D 3,6 KW 1 FDT36KXE6D 2,8 KW 1 FDT28KXE6D 2 14 KW 6 FDUM140KXE6D 4,6 KW 2 FDT45KXE6D 3,6 KW 1 FDT36KXE6D
3 14 KW 14 FDUM140KXE6D 7,1 KW 2 FDT71KXE6D 4,5 KW 2 FDT45KXE6D 3,6 KW 5 FDT36KXE6D 2,8 KW 11 FDT28KXE6D 4 14 KW 10 FDUM140KXE6D 9 KW 1 FDT90KXE6D 4,5 KW 1 FDT45KXE6D 5 5,6 KW 11 FDUM56KXE6D 6÷15 5,6 KW 130 FDUM56KXE6D 16 9 KW 10 FDT90KXE6D 5,6 KW 2 FDT56KXE6D 17 9 KW 4 FDUM56KXE6D 9 KW 2 FDT90KXE6D 5,6 KW 1 FDT56KXE6D 5.2.2. Chọn dàn nóng
Dựa vào năng suất lạnh và hệ số kết nối của dàn nóng mà ta có thể chọn Model dàn nóng để kết nối với số lượng dàn lạnh cho phép.
Bảng 5.2. Chi tiết chọn dàn nóng của công trình
Model Công suất lạnh (kw) Số lượng (cái)
FDC450KXE6 45 KW 1 FDC560KXE6 56 KW 11 FDC1010KXE6 101 KW 1 FDC1130KXE6 113 KW 2 FDC1235KXE6 123,5 KW 2 FDC1360KXE6 136 KW 1
5.3. TÍNH TOÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG VẬN CHUYỂN VÀ PHÂN PHỐI KHÔNG KHÍ KHÔNG KHÍ
5.3.1. Tổ chức trao đổi không khí trong không gian điều hòa
Theo đặc điểm của kiến trúc tòa nhà là một không gian rộng, được bao gần như kín bởi diện tích tường bao và diện tích kính, hơn nữa số người hoạt động trong không gian này tương đối lớn nên để đảm bảo được lượng gió tươi cung cấp cho con người cũng như là thông gió trong không gian điều hòa ta cần phải thiết kế hệ thống vận chuyển và phân phối gió.
Hệ thống vận chuyển và phân phối gió của tòa nhà bao gồm: - Hệ thống đường cung cấp gió tươi cho các dàn lạnh
- Hệ thống đường hút gió thải trong không gian điều hòa - Hệ thống đường hút gió thải nhà vệ sinh của tòa nhà
Dàn lạnh kiểu cassette FDTA và FDTW âm trần – ống gió nằm ngang, gió tươi ngoài trời sau khi được xử lý sơ bộ sẽ được cấp vào hòa trộn với lượng gió hồi hút từ trong phòng rồi được dàn lạnh thực hiện quá trình xử lý nhiệt ẩm đến trạng thái yêu cầu rồi thổi vào không gian phòng. Sau khi được thổi vào không gian điều hòa gió lạnh sẽ thực hiện quá trình trao đổi nhiệt ẩm với không khí trong đó rồi một phần sẽ được thải ra ngoài môi trường qua hệ thống đường hút gió thải được thực hiện nhờ các miệng hút gió và các quạt hút, một phần sẽ được dàn lạnh hút trở lại để hòa trộn với gió tươi, thực hiện chu trình tuần hoàn mới. Cứ như vậy không gian điều hòa sẽ luôn được đảm bảo thông thoáng và làm lạnh.
Hệ thống vận chuyển và phân phối không khí nói chung bao gồm các chi tiết chính sau đây:
- miệng hút gió, miệng thổi gió
- Đường ống dẫn khí (ống tole và ống mềm) - Các quạt hút hoặc thổi gió
- Các thiết bị phụ kiện khác kèm theo: Van điều chỉnh lưu lượng gió (VCD); van chống lửa (FD), lưới lọc bụi, lọc khuẩn, lưới chắn côn trùng, khớp nối mềm…
5.3.2. Yêu cầu của miệng thổi và miệng hút
Lựa chọn miệng thổi, miệng hút và hình thức thổi gió ta dựa vào lưu lượng không khí cần thiết, diện tích sàn, chiều cao từ sàn tới trần đồng thời cũng phải đảm bảo các chỉ tiêu sau:
- Đảm bảo phân phối gió đồng đều trong không gian điều hòa và tốc độ gió trong vùng làm việc không được vượt quá phạm vi cho phép.
- Trở lực là nhỏ nhất.
- Có kết cấu đẹp, hài hòa vói nội thất trong phòng. - Có cấu tạo chắc chắn và độ ồn cho phép.
- Dễ dàng lắp đặt và tháo rỡ khi bảo dưỡng.
5.3.3. Tính hệ thống đường cung cấp gió tươi
Hệ thống đường dẫn không khí thông thường có 2 loại chính: hệ thống kênh ngầm và hệ thống kiểu treo. Để tận dụng khoảng không gian trên trần giả ta chọn hệ thống kiểu treo.
Trong tính toán thiết kế đường ống gió, ta phải đáp ứng được yêu cầu sau: - Bố trí đường ống đơn giản và nên đối xứng.
- Hệ thống đường ống gió phải tránh được các kết cấu xây dựng, kiến trúc và các thiết bị khác trong không gian thi công không bị ảnh hưởng, mặt khác phải đảm bảo mỹ quan của công trình.
Có nhiều phương pháp tính toán thiết kế hệ thống đường ống dẫn không khí, mỗi phương pháp tính toán cho ta một kết quả khác nhau về kích thước đường ống, giá thành tổng thể, quạt gió, không gian lắp đặt, độ ồn và toàn bộ các phụ kiện kèm