Nhiệt truyền qua kính cửa sổ đƣợc xác định theo biểu thức:
Q22k = ∑kk.Fk.∆t, W (3.3.2)
Trong đĩ:
Fk: Diện tích cửa sổ, m2
- Với kính tiếp xúc với khơng gian đệm, ∆t = tN – tT = 30 – 25 = 5 0C. kk: Hệ số truyền nhiệt qua cửa kính, W/m2
K.
Khách sạn cửa sổ đƣợc làm bằng kính trong phẳng dày 6 mm. Tra bảng 4.13.[1], ta cĩ: k = 5,89 (W/m2
K).
Tính ví dụ cho phịng 01 tầng 5 khách sạn:
Phịng 01 tầng 5 cĩ diện tích kính cửa sổ trong khơng gian đệm: F = 6.6 m2. Vậy theo biểu thức (3.3.2) tổng lƣợng nhiệt truyền qua kính của tầng 1 là:
Q22k = F.k.∆t
= 6,6 . 5,89 . 5 = 194,37 (W). Các phịng khác tính tƣơng tự và cho kết quả trong phụ lục 4. 3.1.3.3. Nhiệt truyền qua cửa ra vào, Q22c
Nhiệt truyền qua cửa ra vào đƣợc xác định theo biểu thức:
Q22c = ∑kc.Fc.∆t, W. (3.3.3)
Trong đĩ:
Fc: Diện tích cửa, m2
∆t: Hiệu nhiệt độ trong và ngồi cửa.
- Với cửa tiếp xúc trực tiếp với bức xạ mặt trời: ∆t = tN – tT = 30 – 25 = 5 0C. kc: Hệ số truyền nhiệt qua cửa, W/m2
Tồn bộ cửa ra vào của khách sạn đều đƣợc làm bằng gỗ dày 30 mm. Tra bảng 4.12.[1]cĩ k = 2,65 (W/m2K).
Tính ví dụ cho phịng 01 tầng 5 khách sạn:
Tồn bộ cửa ra vào của tầng 1 đều khơng trực tiếp mở ra ngồi trời mà đƣợc mở vào các hành lang do vậy ta cĩ thể tính nhƣ sau:
- Diện tích cửa ra vào là F = 1,68 m2. -Hiệu nhiệt độ trong và ngồi cửa, ∆t = 5.
Vậy ta thay vào biểu thức (3.3.3) tính đƣợc nhiệt truyền qua cửa ra vào là: Q22c = 2,65 . 1,68 . 5 = 22,26 (W).
Các phịng cịn lại tính tốn tƣơng tự và cho kết quả trong phụ lục 5. 3.1.4. Nhiệt hiện truyền qua nền, Q23
Nhiệt hiện truyền qua nền đƣợc xác định theo biểu thức sau:
Q23 = knền.Fnền.∆t, W (3.4)
Trong đĩ:
Fnền: Diện tích nền, m2
∆t: Hiệu nhiệt độ bên ngồi và bên trong phịng. knền: Hệ số truyền nhiệt qua sàn hoặc nền
Tra bảng 4.15.[1],knền = 2,78 (W/m2K) Ở đây xảy ra 3 trƣờng hợp:
Sàn ngay trên mặt đất, lấy k của sàn bê tơng dày 300 mm, ∆t = tN – tT Sàn đặt trên tầng hầm hoặc phịng khơng điều hịa, ∆t = 0,5.(tN – tT) Sàn giữa 2 phịng điều hịa, Q23 = 0.
Nhƣ vậy đối với khách sạn thì tầng 1, một số sàn tầng 2, 3, 4 cĩ sàn đặt trên khơng gian khơng điều hịa cịn lại các tầng khác đều cĩ sàn ở giữa 2 phịng điều hịa. Nên phần nhiệt này chỉ cần tính cho sàn tầng 1 và một số sàn tầng 2, 3, 4.
Tính ví dụ cho tầng 1 khách sạn:
-Diện tích sàn tầng 1:
Fnền = 408,4 (m2). - Hiệu nhiệt độ bên ngồi và bên trong phịng:
∆t = 0,5.(tN – tT)
= 0,5. (30 – 25) = 2,5
Vậy theo biểu thức (3.4) ta cĩ nhiệt hiện truyền qua nền (sàn) của tầng trệt: Q23 = 2,78 . 408,4 . 2,5 = 2838,38 (W)
Kết quả tính tốn cho ở phụ lục 6.
3.1.5. Nhiệt tỏa ra do đèn chiếu sáng, Q31
Nhiệt hiện tỏa ra do đèn chiếu sáng đƣợc xác định theo biểu thức sau:
Q31= nt.nđ.Q , W (3.5)
Trong đĩ:
Q: Tổng nhiệt tỏa ra do chiếu sáng
Q = ∑1,25.N (đối với đèn huỳnh quang) Và Q = ∑N (đối với đèn dây tĩc)
Trong trƣờng hợp chƣa biết tổng cơng suất đèn cĩ thể chọn: Q = ∑1,25.qđ.F
qđ: Tiêu chuẩn chiếu sáng trên 1m2 sàn, Theo [1, tr 171] chọn qđ = 12 W/m2 F: Diện tích của sàn phịng, m2
nt: Hệ số tác dụng tức thời của đèn chiếu sáng.
Với số giờ hoạt động của đèn là 16h/ngày và gs = 544,7 (kg/m2 sàn). Tra bảng 4.8.[1]cĩ: nt = 0,16
nđ: Hệ số tác dụng đồng thời của đèn chiếu sáng, theo [1, tr.172] chọnnđ = 1.
Tính ví dụ cho tầng 1 khách sạn:
-Tổng cơng suất đèn:
Q = ∑1,25.N
= 1,25 . 122 . 24 = 3660 (W)
Vậy theo biểu thức (3.5),nhiệt hiện tỏa ra do đèn chiếu sáng của tầng: Q31= 1. 1. 3660 = 3660 (W)
3.1.6. Nhiệt hiện tỏa ra do máy mĩc, Q32
Khi trong phịng đƣợc trang bị các máy mĩc thiết bị dụng cụ điện nhƣ: Ti vi, máy tính, radio, máy sấy, bàn là, máy in,…Các loại máy mĩc thiết bị này khi hoạt động sẽ tỏa ra một nguồn nhiệt. Nguồn nhiệt này đƣợc xác định nhƣ sau:
Theo [1, tr.172] thì cĩ 3 trƣờng hợp xảy ra. Ở đây ta tính tốn đối với trƣờng hợp “động cơ điện và máy mĩc đều nằm trong phịng điều hịa”
N
Q32 , W (3.6)
Trong đĩ:
N: Cơng suất điện ghi trên dụng cụ điện, W η: Hiệu suất động cơ đầy tải tra bảng 4.16.[1]
Hầu hết các phịng ngủ đều sử dụng ti vi, tủ lạnh và máy sấy tĩc. Ngồi ra đối với các phịng làm việc cịn trang bị máy tính.
Tính ví dụ cho tầng 1 khách sạn:
Tầng 1 là khu vực chủ yếu dành cho các hoạt động đĩn tiếp khách các máy mĩc sử dụng ở đây chủ yếu là máy tính, tivi và hệ thống âm thanh. Cĩ khoảng 6 máy tính cơng suất 300 (W/máy), 2 ti vi cơng suất khoảng 100 (W/cái), 2 tủ lạnh cơng suất khoảng 250 (W/cái)
- Cơng suất điện ghi trên dụng cụ điện:
N = 6.300 + 2.100 +2.250 = 2500(W) -Hiệu suất động cơ đầy tải tra bảng 4.16.[1], η = 0,7
Vậy theo biểu thức (3.6), nhiệt hiện tỏa ra do máy mĩc: Q32 = 3571,428 7 , 0 2500 (W)
Nếu động cơ hoạt động khơng liên tục dịng nhiệt tỏa cĩ thể lấy bằng Q32 đã tính nhân với thời gian làm việc của động cơ và chia cho tổng thời gian điều hịa trong ngày.
3.1.7. Nhiệt hiện và ẩn do ngƣời tỏa ra, Q43.1.7.1. Nhiệt hiện do ngƣời tỏa vào phịng, Q4h 3.1.7.1. Nhiệt hiện do ngƣời tỏa vào phịng, Q4h
Nhiệt hiện do ngƣời tỏa vào phịng chủ yếu bằng đối lƣu và bức xạ, đƣợc xác định theo biểu thức:
Q4h = n.nt.nđ.qh , W (3.7.1)
Trong đĩ:
n: Số ngƣời ở trong phịng điều hịa.
Với khách sạn này thì tầng 1, tầng 2 là nơi đĩn tiếp khách, nơi ăn uống, và phịng quản lý. Từ tầng 3 đến tầng 11 đều sử dụng cho mục đích phịng ngủ.
qh: Nhiệt hiện tỏa ra từ 1 ngƣời, W/ngƣời. Theo bảng 4.18.[1].
nt: Hệ số tác động tức thời (vì khách sạn lƣợng ngƣời ít nên khơng cần kể đến hệ số hấp thụ của kết cấu bao che, do đĩ khơng phải tính hệ số tác động tức thời nt=1)
nđ: Hệ số tác động khơng đồng thời (đối với các tịa nhà lớn). Theo [1, tr.174] ta chọn nđ = 0,9
Tính ví dụ cho tầng 1 khách sạn:
n = 50 ngƣời ở trong phịng điều hịa.
Theo biểu thức (3.7.1),Nhiệt hiện do ngƣời tỏa vào tầng 1: Q4h = 50 . 1 . 0,9 . 65 = 2925 (W) Các tầng khác tính tƣơng tự và cho kết quả trong phụ lục 9. 3.1.7.2. Nhiệt ẩn do ngƣời tỏa ra, Q4â
Nhiệt ẩn do ngƣời tỏa ra đƣợc xác định theo biểu thức:
Q4â = n.qâ , W (3.7.2)
Trong đĩ:
n: Số ngƣời trong phịng điều hịa, (đã xác định ở trên)
qâ: Nhiệt ẩn do 1 ngƣời tỏa ra, W/ngƣời. Theo bảng 4.18.[1]ta chọn đƣợc: qâ = 65 W/ngƣời.
Tính ví dụ cho tầng 1 tịa nhà:
Số ngƣời ở trong phịng điều hịa: n = 50 (ngƣời)
Theo biểu thức (3.7.2),nhiệt ẩn do ngƣời tỏa vào tầng 1: Q4â = 50 . 65 = 3250 (W)
Các tầng khác tính tốn tƣơng tự và cho kết quả trong phụ lục 10. 3.1.8. Nhiệt hiện và ẩn do giĩ tƣơi mang vào, QhN và QâN
Để đảm bảo nguồn oxi cho con ngƣời bên trong phịng điều hịa thì luơn cĩ một lƣợng giĩ tƣơi đƣợc cấp vào phịng. Khi cấp giĩ tƣơi vào phịng thì giĩ tƣơi sẽ tỏa ra một lƣợng nhiệt hiện QhN và một lƣợng nhiệt ẩn QâN.
QGT = QhN + QâN, W (3.8)
QhN = 1,2.n.l.(tN - tT), W (3.8.1)
QâN = 3,0.n.l.(dN – dT), W (3.8.2)
Trong đĩ:
n: Số ngƣời trong phịng điều hịa (đã xác định ở trên).
l: Lƣu lƣợng khơng khí tƣơi cung cấp cho một ngƣời trong 1 giây, l/s Theo bảng 4.19.[1]chọn l = 7.5 (l/s.ngƣời).
tN, tT: Nhiệt độ ngồi và trong phịng điều hịa, tN = 33,7 0C, tT = 25 0C. dN, dT: Ẩm dung của khơng khí ngồi và trong nhà, dN = 25, dT = 13 g/kg.
Tính ví dụ cho tầng 1 khách sạn:
- Theo biểu thức (3.8.1), nhiệt hiện do giĩ tƣơi mang vào khơng gian tầng: QhN = 1,2 . 50 . 7,5 . (33,7 – 25) = 3915 (W)
- Theo biểu thức (3.8.2), nhiệt ẩn do giĩ tƣơi mang vào khơng gian tầng: QâN = 3,0 . 50 . 7,5 . (25 – 13) = 13500 (W)
Vậy theo biểu thức (3.8), tổng lƣợng nhiệt hiện và ẩn do giĩ tƣơi mang vào trong khơng gian tầng 1 là:
QGT = 3915 + 13500 = 17415 (W) Các tầng khác tính tƣơng tự và cho kết quả trong phụ lục 11.
3.1.9. Nhiệt hiện và ẩn do giĩ lọt mang vào, Q5h và Q5â
Thơng thƣờng khơng gian điều hịa phải đƣợc làm kín để chủ động kiểm sốt lƣợng giĩ tƣơi cấp cho phịng nhằm tiết kiệm năng lƣợng tuy nhiên luơn cĩ hiện tƣợng rị lọt khơng khí qua các khe cửa sổ, cửa ra vào và khi mở cửa. Hiện tƣợng này càng xảy ra mạnh khi chênh lệch nhiệt độ trong nhà và ngồi trời càng lớn. Khí lạnh cĩ xu hƣớng thốt ra ở phía dƣới cửa và khí nĩng ngồi lọt vào phía trên cửa. Nhiệt hiện và nhiệt ẩn do giĩ lọt mang vào đƣợc xác định nhƣ sau:
Q5h = 0,39.ξ.V.(tN - tT), W (3.9.1)
Q5â = 0,84.ξ.V.(dN - dT), W (3.9.2)
Trong đĩ :
V: Thể tích của phịng, m3
tN, tT: Nhiệt độ ngồi và trong phịng điều hịa.
dN, dT: Ẩm dung của khơng khí ngồi và trong nhà, g/kg . ξ: Hệ số kinh nghiệm, xác định theo bảng 4.20.[1].
Nếu số ngƣời ra vào nhiều, cửa đĩng mở nhiều lần, bổ sung thêm nhiệt hiện và nhiệt ẩn. Ở đây phịng ngủ số ngƣời ít nên ta bỏ qua, ta chỉ tính cho các phịng đĩn tiếp khách, phịng trà, phịng quản lý.
Qbsh = 1,23.Lbs.(tN - tT), W (3.9.3) Qbsâ = 3,00.Lbs.(dN - dT), W (3.9.4) Trong đĩ:
Lbs = 0,28.Lc.n, l/s (3.9.5)
n: Số ngƣời qua cửa trong 1 giờ.
Lc: Lƣợng khơng khí lọt mỗi một lần mở cửa, m3/ngƣời, xác định theo bảng 4.21.[1].
Tính ví dụ cho tầng 1 khách sạn:
- Thể tích của tầng 1:
V = 408,4 . 2,5 = 1021(m3)
- Nhiệt độ ngồi và trong phịng điều hịa:tN = 300C, tT = 250C
- Theo biểu thức (3.9.1), nhiệt hiện do giĩ lọt mang vào:
Q5h = 0,39 .0,55 .1021 . (30 – 25) = 1095,023 (W) - Theo biểu thức (3.9.2),nhiệt ẩn do giĩ lọt mang vào:
Q5â = 0,84 . 0,55 . 1021 . (20 – 13) = 3301,92 (W) Do số lần mở cửa nhiều nên cĩ cần bổ sung thêm nguồn nhiệt hiện và ẩn bổ sung:
Theo biểu thức (3.9.3), (3.9.4) và (3.9.5) ta cĩ:
Lbs = 0,28 . 2,75 . 50 = 38,5 (l/s)
Qbsh = 1,23 . 38,5 . (30 – 25) = 236,775 (W) Qbsâ = 3 . 38,5 . (20 – 13) = 808,5 (W)
Vậy tổng lƣợng nhiệt hiện và ẩn do giĩ lọt mang vào trong khơng gian tầng: QGL = Q5h + Q5â + Qbsh + Qbsâ
= 5442,2115 (W).
Các tầng khác tính tƣơng tự và cho kết quả trong phụ lục 12. 3.1.10. Các nguồn nhiệt khác, Q6
Ngồi 6 nguồn nhiệt đã nêu ở trên cịn cĩ các nguồn nhiệt khác ảnh hƣởng tới phụ tải lạnh nhƣ:
- Nhiệt hiện và ẩn tỏa ra từ các thiết bị trao đổi nhiệt, các đƣờng ống dẫn mơi chất nĩng hoặc lạnh đi qua phịng điều hịa.
- Nhiệt tỏa từ quạt và nhiệt tổn thất qua đƣờng ống giĩ làm cho khơng khí lạnh bên trong nĩng lên…
Tuy nhiên các tổn thất nhiệt trong các trƣờng hợp trên là nhỏ nên ta cĩ thể bỏ qua: Vậy ta coi Q6 = 0 (W).
3.1.11. 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:
Q0 = Qt = ∑Qht + ∑Qât
= Q1 + Q2 + Q3 + Q4 + Q5 + Q6 + QN Phụ tải lạnh tính tốn cho khách sạn là:
Q0 = Qt = ∑Qht + ∑Qât
= Q11 + Q21 + Q22 + Q23 + Q31 + Q32 + Q4h + Q4â + Qhn + Qân + Q5h + Q5â + Qbsh + Qbsâ = 377,121 (KW)
3.2. Thành lập và tính tốn sơ đồ điều hịa khơng khí 3.2.1. Thành lập sơ đồ điều hịa khơng khí 3.2.1. Thành lập sơ đồ điều hịa khơng khí
Sơ đồ điều hịa khơng khí đƣợc thiết lập dựa trên kết quả tính tốn cân bằng nhiệt ẩm, đồng thời phải thỏa mãn về nhu cầu tiện nghi của con ngƣời và yêu cầu cơng nghệ, phù hợp với điều kiện khí hậu của địa phƣơng nơi cơng trình đƣợc xây dựng.
Nhiệm vụ của việc thành lập sơ đồ điều hịa khơng khí là xác lập quá trình xử lý khơng khí trên đồ thị I-d, lựa chọn các thiết bị của khâu xử lý khơng khí rồi tiến hành tính năng suất lạnh cần cĩ của thiết bị đĩ, tiến hành kiểm tra các điều kiện nhƣ nhiệt độ đọng sƣơng, điều kiện vệ sinh và lƣƣ lƣợng khơng khí qua dàn lạnh…
Việc thành lập và tính tốn sơ đồ Điều hịa khơng khí đƣợc tiến hành đối với mùa hè và mùa đơng cịn các thời gian khác trong năm cĩ nhu cầu về lạnh, sƣởi ấm ít hơn nên nếu thiết bị đã đƣợc chọn đáp ứp đƣợc cho mùa hề và mùa đơng thì đƣơng nhiên thỏa mãn cho các thời gian cịn lại trong năm.
Tùy vào điều kiện cụ thể mà cĩ thể chọn một trong các sơ đồ sau: sơ đồ thẳng, sơ đồ tuần hồn khơng khí 1 cấp, sơ đồ tuần hồn khơng khí 2 cấp hay sơ đồ cĩ phun ẩm bổ sung. Mỗi sơ đồ đều cĩ ƣu nhƣợc điểm riêng chính vì vậy mà cần phải căn cƣ vào điều kiện thực tế của cơng trình mà lựa chọn sơ đồ sao cho hợp lý nhất, vừa đảm bảo tính kỹ thuật vừa đảm bảo tính kinh tế.
Sơ đồ thẳng:
- Sơ đồ nguyên lý của hệ thống:
Hệ thống này hoạt động theo sơ đồ nguyên lý sau:
Hình 3.3. Sơ đồ điều hịa khơng khí thẳng.
- Sơ đồ thẳng là sơ đồ mà khơng khí ngồi trời sau khi qua xử lí nhiệt ẩm đƣợc cấp vào phịng điều hịa và đƣợc thải thẳng ra ngồi tức là khơng cĩ sự tái tuần hồn khơng khí từ phịng về thiết bị xử lý khơng khí.
- Sơ đồ này thƣờng đƣợc sử dụng trong các khơng gian điều hịa cĩ phát sinh chất độc, các phân xƣởng sản xuất độc hại, phát sinh mùi hơi thối, các cơ sở y tế…
Sơ đồ tuần hồn khơng khí 1 cấp:
Để tận dụng nhiệt của khơng khí thải ngƣời ta sử dụng hệ thống tuần hồn khơng khí. Sơ đồ tuần hồn khơng khí 1 cấp là sơ đồ mà khơng khí thải sẽ đƣợc tuần hồn trở lại hịa trộn với khơng khí tƣơi ngồi trời để cấp vào phịng.
Sơ đồ này đƣợc sử dụng rộng rãi vì hệ thống tƣơng đối đơn giản, đảm bảo đƣợc yêu cầu vệ sinh vận hành khơng phức tạp lại cĩ tính kinh tế cao. Nĩ đƣợc sử dụng cả trong lĩnh vực điều hịa tiện nghi và điều hịa cơng nghệ nhƣ khách sạn, nhà hàng, hội trƣờng, phịng họp…
Sơ đồ tuần hồn khơng khí 2 cấp:
+ Sơ đồ tuần hồn 2 cấp nĩ cĩ thể khắc phục đƣợc những nhƣợc điểm của sơ đồ tuần hồn 1 cấp. Nĩ cũng thƣờng đƣợc sử dụng cho điều hịa tiện nghi khi nhiệt độ thổi vào quá thấp, khơng đảm bảo tiêu chuẩn vệ sinh. Ngồi ra nĩ cịn đƣợc sử
dụng rộng rãi trong các phân xƣởng sản xuất nhƣ: nhà máy dệt, thuốc lá…Tuy vậy so với sơ đồ tuần hồn 1 cấp thì chi phí đầu tƣ lớn hơn nhiều.
+ Sơ đồ nguyên lý của hệ thống:
Hình 3.4. Sơ đồ điều hịa khơng khí 2 cấp.
Sơ đồ cĩ phun ẩm bổ sung:
Sơ đồ này đƣợc sử dụng nhằm tiết kiệm năng lƣợng trong trƣờng hợp cần tăng độ ẩm khơng khí trong phịng.
Việc phun ẩm bổ sung cĩ thể áp dụng cho bất cứ dạng sơ đồ nào và đem lại hiệu quả nhiệt cao hơn năng suất lạnh và giĩ đều giảm. Tuy nhiên phải bố trí thêm thiết bị phun ẩm bổ sung ở trong phịng nên sẽ phải cĩ thêm chi phí bổ sung cho thiết bị phun ẩm. Chính vì vậy trong thực tế nĩ chỉ đƣợc áp dụng cho các phịng nhỏ