Nhiệt truyền qua vách Q22 gồm hai thành phần:
- Thành phần tổn thất do chênh lệch nhiệt độ giữa ngoài trời và không gian điều hòa.
- Thành phần do bức xạ mặt trời vào tƣờng, tuy nhiên thành phần nhiệt này không đáng kể ta coi bằng không khi tính toán.
Q22 = Q22t + Q22c + Q22k = ki . Fi . t Trong đó :
Q22t : Nhiệt truyền qua tƣờng , W Q22c : Nhiệt truyền qua cửa ra vào, W Q22k : Nhiệt truyền qua kính , W
ki : Hệ số truyền nhiệt của tƣờng, cửa ra vào, kính cửa sổ, W/m2 K Fi : Diện tích của tƣờng, cửa ra vào, kính , m2
t : Chênh lệch nhiệt độ giữa bên ngoài và trong không gian điều hòa 3.4.3.1 Tính nhiệt truyền qua tƣờng Q22t
Nhiệt truyền qua tƣờng tính theo biểu thức sau: Q22t = kt .Ft .t kt: Hệ số truyền nhiệt của tƣờng ;
* Với tƣờng gạch, trát vữa xi măng thông thƣờng, W/m2
K T i i N k 1 1 1 , W/m2K 1
k : Hệ số truyền nhiệt của tƣờng do chênh lệch nhiệt độ giữa trong phòng và ngoài trời , W/m2
K.
2
k : Hệ số truyền nhiệt của tƣờng do chênh lệch nhiệt độ giữa trong phòng và hành lang , W/m2K.
N
= 20 W/m2K: Hệ số toả nhiệt ngoài nhà. =10 W/m2K: Hệ số toả nhiệt trong nhà.
Cấu trúc của tƣờng bao bằng gạch, trát vữa xi măng thông thƣờng:
t
1 : Lớp sơn nƣớc =0,02mm,=0,64 W/mK. 2 : Lớp vữa xi măng =15mm, =0.93W/mK =1800kg/m3 3 : Lớp gạch =200mm, =0.52W/mK =1300kg/m3 Lớp sơn nƣớc có thể bỏ qua 62 , 1 10 1 52 , 0 2 , 0 93 , 0 015 , 0 . 2 10 1 1 2 k W/m2K. 76 , 1 10 1 52 , 0 2 , 0 93 , 0 015 , 0 . 2 20 1 1 1 k W/m2K. Hình 3.2 Cấu trúc của tƣờng gạch thông thƣờng
F : Diện tích bao quanh , m2
t = (tN – tT) = 33,9 – 25 = 8,9 0C : Khi tƣờng tiếp xúc trực tiếp với không khí bên ngoài .
t = (thl – tT) = 29 – 25 = 4 0C : Khi tƣờng tiếp xúc gián tiếp với không khí bên ngoài. * Với tƣờng bao là tƣờng kính ta có i i k 1 = 76 , 0 1 , 0 1 = 7,6 W/m2K.
Nhận xét: Vì tòa nhà đƣợc xây dựng với tƣờng bao gồm cả tƣờng gạch và tƣờng kính nhƣ vậy việc tính toán là khá phức tạp, ta có thể tổng hợp lại 2 trƣờng hợp nhƣ sau: 3 2 1 Trực tiếp: = 1,76 t = 8,9 oC = = 1,76. F. 8,9 Gián tiếp: = 1,62 t = 4 oC = = 1,62. F. 4 Trực tiếp: k =7,6 t = 8,9 oC = = 7,6. F. 8,9 Gián tiếp: k =7,6 t = 4 oC = = 7,6. F. 8,9 TƢỜNG KÍNH TƢỜNG GẠCH
Tính ví dụ cho khu vực chờ giao dịch tầng 1:
Toàn bộ phần diện tích của tƣờng tiếp xúc trực tiếp với bức xạ mặt trời là tƣờng kính và một phần tƣờng bao bằng gạch nhƣng tiếp xúc gián tiếp nên ta tính nhƣ sau:
gt t Q22 (tƣờng gạch) = 1,76. 4 . (6,81. 4,2) = 201,36 (W) tt t 22 Q (tƣờng kính) = 7,6. 8,9. (7,37. 4,2) = 2093,73 (W) Q22t = 201,36 + 2093,73 = 2295,09 (W)
Kết quả tính toán cho các không gian còn lại được tổng kết tại bảng 3.7
3.4.3.2 Tính nhiệt truyền qua cửa ra vào Q22c
Nhiệt truyền qua cửa ra vào tính bằng biểu thức sau: Q22c = kc.Fc.t, W Fc: Diện tích cửa, m2
∆t: Hiệu nhiệt độ trong và ngoài cửa. - Với cửa tiếp xúc trực tiếp với bức xạ mặt trời:
∆t = tN – tT = 33,9 – 25 = 8,9 oC - Với cửa tiếp xúc với hành lang đệm: (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
∆t = tN – tT = 29 – 25 = 4 oC kc: Hệ số truyền nhiệt qua cửa, W/m2
K
Toàn bộ cửa ra vào của tòa nhà đều là cửa kính cách âm Erowindow trong phẳng dày 6 mm. Tra bảng 4.13.[1]có k = 5,89 (W/m2K)
Tính ví dụ cho tầng 1 ta có:
+ Tổng diện tích cửa ra vào tiếp xúc trực tiếp với không khí ngoài trời là: Fc = [5,5. 2,2 + (2,56.2,25).2] = 23,62 m2
Q22c = 5,89. 23,62. 8,9 = 1323,18 (W) (1) + Tổng diện tích cửa tiếp xúc với hành lang đệm là:
Fc = 2,03. 1.73 = 3,51 m2
Q22c = 5,89. 3,51. 4 = 82,70 (W) (2)
Từ (1) & (2) ta có:
Q22ctầng 1
= 1323,18 + 82,70 = 1405,88 (W)
3.4.3.3. Tính nhiệt truyền qua kính cửa sổ Q22k
Nhiệt truyền qua kính cửa sổ tính bằng biểu thức sau: Q22k = k.F.t.
k : Hệ số truyền nhiệt qua kính, W/m2
K Tra bảng 4.13[1] có: kk = 5,89 W/m2K
F : Diện tích cửa sổ, m2
t = tN - tT
t =33,9 – 25 = 8,9 oC
Tính ví dụ cho khu vực làm việc tầng 1 ta có :
- Phía đông : F = 0 m2 - Phía tây : F = 0 m2
- Phía nam : F = 1,83. 0,92. 4 = 6,73 m2 - Phía bắc : F = 0 m2
Q22k = 5,89. 6,73. 8,9 = 352,79 W
Kết quả tính toán cho các không gian còn lại được tổng kết tại bảng 3.7
3.4.4 Nhiệt truyền qua nền Q23
Q23 =kN.FN. t , W Trong đó: FN : Diện tích nền, m2
t = 0,5( tN – tT ): Nền đặt trên không gian không điều hoà có nhiệt độ bằng nhiệt độ trung bình giữa bên ngoài và bên trong
t = 0,5.(32,6 – 25) = 7,6 oC kN : Hệ số truyền nhiệt nền, W/m2
K
Cấu trúc nền tầng 1 : Là nền bê tông dày 100mm có lớp xi măng dày 25mm và trên cùng là lớp đá hoa dày 3mm. Ta chọn đƣợc hệ số truyền nhiệt k theo bảng 4.15[1/170] Ta đƣợc: kN = 3,07 (W/m2K).
Tính cho khu vực làm việc tầng 1: (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Q23khu vực làm việc = 3,07. 121. 1,4 = 520,06 (W)
3.4.5 Nhiệt hiện tỏa ra do đèn chiếu sáng Q31
- Với đèn dây tóc, nhiệt tỏa đƣợc tính nhƣ sau : Q31 = N.
- Với đèn huỳnh quang cũng tƣơng tự nhƣ vậy nhƣng nhân thêm hệ số 1,25 với công suất ghi trên bóng đèn : Q31= 1,25.N.
Với N là công suất của đèn.
Nhiệt tỏa do chiếu sáng cũng gồm hai thành phần: Bức xạ và đối lƣu, phần bức xạ cũng bị kết cấu bao che hấp thụ, nên tác động nhiệt lên tải lạnh cũng nhỏ hơn giá trị tính toán đƣợc. Vì vậy phải nhân thêm hệ số tác dụng tức thời và hệ số tác dụng đồng thời.
Q31= nt .nđ . 1,25.N W nt : Hệ số tác dụng tức thời, giả sử đèn bật 10 tiếng/1 ngày Tra bảng 4.8[1], với gs =302,6 kg/m3, có nt = 0.95 nđ : Hệ số tác dụng đồng thời
nđ = 0,7 đối với công sở
Q31 = 0,95. 0,7. 1,25.N (W) Tính ví dụ cho khu vực làm việc tầng 1 ta đƣợc :
Q31 = 0,95. 0,7. 1,25. 270 = 224,44 (W)
Kết quả tính toán cho các phòng còn lại được tổng kết ở bảng 3.9
3.4.6. Nhiệt hiện tỏa ra do máy móc Q32
Q32là phần nhiệt tỏa do sử dụng các loại máy và các dụng cụ dùng điện nhƣ máy in, máy fax, máy đếm tiền, máy vi tính để bàn, laptop, quạt, các thiết bị khác,… đây là các loại thiết bị không dùng động cơ điện nên có thể tính nhiệt tỏa nhƣ của đèn chiếu sáng.
Q32 = nt. Ni, W Ni: Là công suất ghi trên dụng cụ dùng điện (W);
nt: Hệ số thời gian sử dụng
Hầu hết các phòng đều dùng làm văn phòng, hoặc không gian làm việc nên loại máy thƣờng là: máy vi tính, máy photo coppy, máy chiếu, máy in… Giả sử các thiết bị sử dụng 8 10h một ngày
Chọn hệ số thời gian sử dụng nt = 0,5 Chọn 1ngƣời /1máy tính
Các thông số về máy móc cần tính trong hoạt động của tòa nhà là:
Máy vi tính để bàn: 300 W/cái, thời gian hoạt động 8h; Máy tính xách tay 160 W/cái, thời gian hoạt động 8h; Máy đếm tiền: 100 W/cái, thời gian hoạt động 5h; Máy in: 200W/cái, thời gian hoạt động 5h;
Máy fax: 85W/cái, thời gian hoạt động 3h; Máy scane: 200W/cái, thời gian hoạt động 2h;
Tính cho khu vực làm việc tầng 1:
Thiết bị Số lƣợng (cái) Công suất một
máy(W) Q32 (W) Máy vi tính để bàn 10 300 1500 Máy tính xách tay 5 160 400 Máy in 2 200 200 Máy scane 2 200 200 Tổng 2300
Kết quả tính toán cho các phòng còn lại được tổng kết ở bảng 3.10
3.4.7 Nhiệt hiện và nhiệt ẩn do ngƣời tỏa ra Q4
Nhiệt hiện do ngƣời tỏa vào phòng
Nhiệt hiện do ngƣời tỏa vào không gian điều hòa chủ yếu bằng hai phƣơng thức là đối lƣu và bức xạ, đƣợc xác định bằng biểu thức sau:
Q4h = nđ .n .qh W Trong đó: n: Số ngƣời trong không gian điều hòa Tra bảng 4.17.[1/175] : chọn 7 m2/ngƣời
qh : Nhiệt hiện tỏa ra từ một ngƣời
Tra bảng 4.18 [1/175]: qh = 70 W/ngƣời ( Ngƣời hoạt động nhẹ) nđ : Hệ số tác dụng không đồng thời nđ=0,75 (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Nhiệt ẩn :
Nhiệt ẩn do ngƣời tỏa ra đƣợc xác định theo biểu thức sau: Q4â = n.qâ W
Trong đó:
n: Số ngƣời trong không gian điều hòa, n tùy thuộc mục đích sử dụng của phòng.
qâ: Nhiệt ẩn tỏa ra từ một ngƣời, W
Tra bảng 4.18[1/175] có nhiệt ẩn tỏa ra từ một ngƣời qâ = 65 W/ngƣời (hoạt động nhẹ)
Q4â = 65. n (W)
Tính ví dụ cho khu làm việc tầng 1:
h
Q4 khu vực làm việc = 0,75. 10. 70 = 525 (W)
a
Q4 khu vực làm việc = 10. 65 = 650 (W) Q4khu vực làm việc = 525 + 650 = 1175 (W)
Kết quả tính toán cho các phòng và không gian còn lại được tổng kết ở bảng 3.11
3.4.8. Nhiệt hiện và nhiệt ẩn do gió tƣơi mang vào QhN và QâN
Trong điều hòa không khí, không gian điều hòa luôn luôn phải cung cấp một lƣợng gió tƣơi để đảm bảo đủ ôxy cần thiết cho hoạt động hô hấp của con ngƣời ở trong phòng. Ký hiệu gió tƣơi ở trạng thái ngoài trời là N, do gió tƣơi ở trạng thái ngoài trời với nhiệt độ tN, ẩm dung dN và entanpy IN lớn hơn trạng thái không khí ở trong nhà với nhiệt độ tT, ẩm dung dTvà entanpy IT, vì vậy khi đƣa gió tƣơi vào phòng nó sẽ tỏa ra một lƣợng nhiệt, bao gồm nhiệt ẩn QâN và nhiệt hiện QhN, chúng đƣợc tính bằng các biểu thức sau :
QN = QhN + QâN
QhN = 1,2.n.l.(tN – tT),W QâN = 3,0.n.l.(dN – dT), W Trong đó :
dN: Ẩm dung của trạng thái không khí ngoài trời, g/kg
dT: Ẩm dung của trạng thái không khí trong không gian điều hòa, g/kg tN , tT: Nhiệt độ của không khí ở ngoài và trong không gian điều hòa, 0
C n: Số ngƣời trong không gian điều hòa (tra bảng Q4)
Tra bảng 4.19[1,176] ta có: l = 7,5 l/s.ngƣời = 27 m3/h.ngƣời
Tính ví dụ cho khu vực giao dịch tầng 1:
QhN = 1,2. 7. 7,5. (33,9 – 25) = 560,7 (W). QâN = 3. 7. 7,5. (19,8 - 9) = 1701 (W).
Kết quả tính toán cho các phòng còn lại được tổng kết tại bảng 3.12
3.4.9 Nhiệt hiện và nhiệt ẩn do gió lọt Q5h và Q5â
Không gian điều hòa cần đƣợc làm kín để chủ động kiểm soát đƣợc lƣợng gió tƣơi cấp cho phòng điều hòa nhằm tiết kiệm năng lƣợng, nhƣng vẫn có hiện tƣợng rò lọt không khí không mong muốn qua khe cửa sổ, cửa ra vào và cửa mở do ngƣời ra vào. Hiện tƣợng này xảy ra càng mạnh khi chênh lệch nhiệt độ giữa trong và ngoài không gian điều hòa càng lớn. Không khí lạnh thoát ra ở phía dƣới cửa và không khí ngoài trời lọt vào từ phía trên cửa .
Nguồn nhiệt do gió lọt cũng gồm hai thành phần là nhiệt ẩn và nhiệt hiện, đƣợc tính bằng biểu thức sau:
Q5h = 0,39..V(tN – tT), W Q5â = 0,84..V(dN – dT), W Với V: Thể tích không gian điều hòa, m3
: Hệ số kinh nghiệm.Tra bảng 4.20 [1/177] lấy = 0,7 cho không gian có thể tích nhỏ hơn 500 m3
và = 0,6 với không gian có thể tích 500 m3 V < 100 m3 tN, tT: Nhiệt đô ngoài và trong phòng (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
(tN – tT) = 33,9 – 25 = 8,9 0C
dN: Ẩm dung của trạng thái không khí ngoài trời;
dT: Ẩm dung của trạng thái không khí trong không gian điều hòa (dN - dT) = 20,6 – 13 = 7,6 g/kg
Tính ví dụ cho khu vực làm việc tầng 1:
Thể tích của khu vực này là : V = 121. 4,2 = 508,20 (m3
)
Q5h
khu vực làm việc
= 0,39. 0,6.8,9. V = 2,08. 508,2 = 740,96 (W)
Q5âkhu vực làm việc = 0,84. 0,6. 7,6. V = 3,83. 508,2 = 1946,41 (W) Q5 = 740,96 + 1946,41 = 2687,37 (W)
Kết quả tính toán cho các phòng còn lại được tổng kết tại bảng 3.13
3.4.10. Các nguồn nhiệt khác Q6
Ngoài những nguồn nhiệt đã tính toán đƣợc ở trên còn có các nguồn nhiệt khác ảnh hƣởng tới phụ tải lạnh. Có thể là nhiệt ẩn, nhiệt hiện tỏa ra từ các thiết bị trao đổi nhiệt, từ các đƣờng ống dẫn môi chất nóng đi qua phòng điều hòa hoặc nhiệt tỏa từ quạt, nhiệt tổn thất qua đƣờng ống dẫn gió vào làm cho không khí lạnh trong phòng điều hòa nóng lên.
Trong đó nhiệt tổn thất do nhiệt tỏa từ quạt và nhiệt tổn thất qua đƣờng ống dẫn gió là các nguồn nhiệt ảnh hƣởng chủ yếu tới phụ tải lạnh. Còn các nguồn khác nhƣ từ các thiết bị trao đổi nhiệt…là không đáng kể. Tuy nhiên thì trong không gian điều hòa quạt gió làm tăng nhiệt độ nhƣng nhỏ và đƣờng ống đƣợc bọc cách nhiệt và đƣờng gas đi và về đƣợc quấn sát với nhau nên nhiệt xâm nhập vào không gian điều hòa là không đáng kể nên ta có thể bỏ qua Q6 (Q6 =0).
3.4.11. Xác định phụ tải lạnh
Thông thƣờng sau khi xác định các phụ tải lạnh thành phần thì phụ tải lạnh chính là tổng phụ tải thành phần. ât ht t o Q Q Q Q Qht = Q11 +Q21 + Q22 + Q23 + Q31 + Q32 + Q4h
Qât = QâF + Q âN
Qo = Q1 + Q2 + Q3 + Q4 + Q5 + Q6 + QN
Tính ví dụ cho tầng 1 ta có
Qo = Q11 + Q21 + Q22 + Q23 + Q31 + Q32 + Q4h + Q4â + Qhn + Qân + Q5h + Q5â
Qo = 12,25 kW
CHƢƠNG 4. THÀNH LẬP VÀ TÍNH TOÁN SƠ ĐỒ ĐIỀU HOÀ KHÔNG KHÍ 4.1. Các sơ đồ điều hoà không khí mùa hè
4.4.1. Sơ đồ tuần hoàn không khí một cấp.
Để tận dụng lƣợng nhiệt từ không khí thải ngƣời ta sử dụng sơ đồ tuần hoàn không khí một cấp.
Sơ đồ tuần hoàn không khí một cấp:
Nguyên lý làm việc: không khí ngoài trời có trạng thái N(tN, N) với lƣu lƣợng LN qua cửa lấy gió có van điều chỉnh (1), đƣợc đƣa vào buồng hòa trộn (3) để hòa trộn với không khí hồi có trạng thái T(tT, T) với lƣu lƣợng LT từ các miệng hồi gió (2). Hỗn hợp hòa trộn có trạng thái C sẽ đƣợc đƣa đến thiết bị xử lý (4), tại đây nó đƣợc xử lý theo một chƣơng trình định sẵn đến một trạng thái O và đƣợc quạt (5) vận chuyển theo kênh gió (6) vào phòng (8). Không khí sau khi ra khỏi miệng thổi có trạng thái V vào phòng nhận nhiệt thừa và ẩm thừa và tự thay đổi trạng thái từ V đến T, sau đó một phần không khí đƣợc hồi lại theo đƣờng ống dẫn (10) vào thiết bị hòa trộn và một phần khí thải đƣợc thải ra ngoài theo cửa (12).
4.4.2. Sơ đồ tuần hoàn không khí 2 cấp
Để khắc phục nhƣợc điểm của sơ đồ 1 cấp do phải có thiết bị sấy cấp 2 khi trạng thái V không thoả mãn điều kiện vệ sinh, ngƣời ta sử dụng sơ đồ 2 cấp có thể điều chỉnh nhiệt độ không khí thổi vào phòng mà không cần có thiết bị sấy.
Sơ đồ tuần hoàn không khí 2 cấp thƣờng đƣợc sử dụng trong điều hòa tiện nghi khi nhiệt độ thổi vào quá thấp, không đảm bảo tiêu chuẩn vệ sinh. Ngoài ra nó còn đƣợc sử dụng rộng rãi trong các phân xƣởng sản xuất nhƣ nhà máy dệt, thuốc lá… (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});