II. Tổng quan về công trình Bệnh viện 354 (TCHC)
2.4. Nhiệt hiện truyền qua nền Q23
Các tầng từ tầng 2 đến tầng 11 có các tầng bên dưới đều là không gian điều hòa nên nhiệt hiện truyền qua nền của các tầng này bằng không. Chỉ có tầng 1 bên dưới là
tầng hầm không phải không gian điều hòa. Cấu trúc sàn của tầng 1 có lớp sàn bê tông dày 300mm có lớp vữa trên dày 25mm có lát gạch vinyl 3mm.
Nhiệt hiện truyền qua nền được xác định theo biểu thức sau:
Q23 = knền.Fnền.∆t, W (2.10)
Trong đó:
- Fnền: Diện tích nền, m2
- ∆t: Hiệu nhiệt độ bên ngoài và bên trong phòng.
- knền: Hệ số truyền nhiệt qua sàn hoặc nền (sàn). [170 – TL1]. Ở đây xảy ra 3 trường hợp:
+ Sàn ngay trên mặt đất, lấy k của sàn bê tông dày 300 mm, ∆t = tN – tT . + Sàn đặt trên tầng hầm hoặc phòng không điều hòa, ∆t = 0,5.(tN – tT). + Sàn giữa 2 phòng điều hòa, Q23 = 0.
Như vậy đối với tòa nhà này do tầng hầm không được điều hòa. Sàn tầng 1 tiếp xúc với không gian tầng hầm nên nhiệt truyền qua nền Q23 được tính theo trường hợp 2, còn sàn của các phòng ở những tầng khác có sàn đặt giữa hai phòng có điều hòa nên ta bỏ qua.
Tính cho phòng loại 1 tầng 1 :
Phòng loại 1 có diện tích F = 25,9 m2, Tra bảng 4. 15 [TL1-170] ta có k = 2, 15 W/m2k:
Q23 = 2,15.25,9.3,9 = 217,2 W
Các không gian điều hòa còn lại tính toán tương tự và cho kết quả trong bảng 6.
Từ phụ lục, ta có tổng nhiệt truyền qua nền ∑Q23 = Q23= 9128,25 W. 2.5. Nhiệt hiện tỏa do đèn chiếu sáng Q31.
Nhiệt hiện tỏa ra do đèn chiếu sáng được xác định theo biểu thức sau:
Q31= nt.nđ.Q , W (2.11)
Trong đó:
- Q: Tổng nhiệt tỏa ra do chiếu sáng
+ Phương án 1: khi biết chính xác số lượng và loại bóng. Q = ∑1,25.N (đối với đèn huỳnh quang)
+ Phương án 2: chưa biết chính xác tổng công suất đèn có thể chọn: Q = ∑.qđ. Fsàn
- qđ: Tiêu chuẩn chiếu sáng trên 1m2 sàn, qđ = 10 12 W/m2. [171 – TL1]
- F: Diện tích của sàn (nền) phòng, m2
- nt: Hệ số tác dụng tức thời của đèn chiếu sáng, tra bảng 4.8. [158 - TL1].
- nđ: Hệ số tác dụng đồng thời của đèn chiếu sáng. [171, 172 – TL1]
Đối với công trình đang khảo sát là bệnh viện, đèn chiếu sáng liên tục trong lúc làm việc, thời gian chiếu sáng của đèn liên tục 24/24. Vì số lượng bóng đèn chiếu sáng rất lớn, đa dạng, được lắp đặt vào hệ thống điện nên khó có thể kiểm tra được chất lượng và công suất của bóng. Do đó để tính kiểm tra lượng nhiệt sinh ra do chiếu sáng, ta sẽ tính theo phương án 2.
Chọn tiêu chuẩn chiếu sáng trên 1m2 sàn, qđ = 12 W/m2. gs = 350 kg/m2 nên ta chọn nt = 1.
Đối với văn phòng công sở, ta chọn nđ = 1.
Tính ví dụ 1 phòng loại 1 tầng 4
Phòng có diện tích sàn Fsàn = 25,92 m2. Ta có tổng nhiệt do chiếu sáng:
Q = qđ. Fsàn = 12 . 25,92 = 310,8 W. Nhiệt hiện tỏa ra do đèn chiếu sáng:
Q31= nt.nđ.Q = 1.1 . 310,8 = 310 W
Tính cho phòng loại 5 (phòng mổ):
Phòng có diện tích sàn Fsàn = 51,84 m2. Ta có tổng nhiệt do chiếu sáng:
Q = qđ. Fsàn = 12. 81,84 = 982,08 W Nhiệt hiện tỏa ra do đèn chiếu sáng:
Q31= nt.nđ.Q = 1.1 .982,08 = 982,08 W
Các không gian điều hòa còn lại tính toán tương tự và cho kết quả trong bảng 7.
Từ phụ lục. Ta có :
Tổng nhiệt truyền qua nền phòng thường : ∑Q31 = 180714,2 W.
2.6. Nhiệt hiện tỏa ra do máy móc Q32
Khi trong phòng được trang bị các máy móc thiết bị dụng cụ điện như: Ti vi, máy tính, radio, máy sấy, bàn là, máy in, máy photo, máy chiếu…Các loại máy móc thiết bị này khi hoạt động sẽ tỏa ra một nguồn nhiệt. Nguồn nhiệt này được xác định như sau:
Theo [172 – TL1] thì có 3 trường hợp xảy ra. Ở đây ta tính toán kiểm tra đối với trường hợp “ động cơ điện và máy móc đều nằm trong phòng điều hòa ”
N
Q32 , W. (2.12)
Trong đó:
- N: Công suất điện ghi trên dụng cụ điện, W.
- η: Hiệu suất động cơ đầy tải tra bảng 4.16.[173 - TL1].
Đối với công trình đang khảo sát, các phòng làm việc của công trình được lắp đặt máy tính, máy in, và một số máy móc thiết bị khác. Trong khu vực hội trường, phòng họp có bố trí hệ thống loa, máy chiếu… trong quá trình làm việc, chúng đều sinh nhiệt. Tùy vào chức năng của từng không gian điều hòa mà bố trí loại máy móc thiết bị phù hợp. Ta có bảng tổng hợp thống kê các loại thiết bị cho từng loại phòng :
Bảng 2.6. Thiết bị điện của từng loại phòng
Phòng Loại máy, thiết bị Số lượng (Cái/phòng) Công suất (W/cái) Máy vi tính 1 350 Loại 1 Máy in 1 400 Máy vi tinh 2 350 Loại 2 Thiết bị y tế 5 100 Máy tính 1 350 Quạt 2 150 Loại 3 Thiết bị y tế 5 100 Máy tính 1 350 Máy chiếu 1 500 Loại 4 Loa 1 700 Loại 5 Dụng cụ hỗ trợ mổ 1 1500
Tính ví dụ cho phòng loại 1 tầng 4 :
Trang thiết bị trong phòng gôm 1 máy vi tính và 1 máy in ( thống kê bảng 2.2) : N = 1. 350 + 1. 400 = 750W
Hiệu suất động cơ đầy tải tra bảng 4.16.[172 - TL1], η = 0,5 Vậy theo biểu thức (3.6), nhiệt hiện tỏa ra do máy móc:
Q32 = 5 . 0 750 = 1500 W
Các không gian điều hòa khác tính toán tương tự và cho kết quả trong bảng 8
Tính cho phòng mổ:
Thiết bị trong phòng mổ là các dụng cụ hỗ trợ có tổng công suất 1500W. Hiệu suất động cơ đầy tải tra bảng 4.16.[172 - TL1], η = 0,5. Vậy theo biểu thức (2.12), nhiệt hiện tỏa ra do máy móc:
Q32 = 1500
0.5 = 3000 W
Tổng nhiệt hiện tỏa ra do máy móc phòng thường: ∑Q32 = 370650 W.
Tổng nhiệt hiện tỏa ra do máy móc phòng mổ: ∑Q32 = 3000.5 = 15000 W
Vậy ta tính được tổng các thành phần nhiệt Q3 bao gồm Q31 và Q32 xâm nhập vào từng phòng, kết quả chi tiết cho ở bảng 7 và bảng 8.
2.7. Nhiệt hiện và ẩn do người tỏa Q4
Cơ thể con người xem như là một máy phát nhiệt, lượng nhiệt phát ra từ cơ thể phụ thuộc vào cường độ hoạt động của con người và được thể hiện thông qua hai hình thức là nhiệt ẩn và nhiệt hiện.
2.7.1. Nhiệt hiện do người tỏa vào phòng, Q4h
Nhiệt hiện do người tỏa vào phòng chủ yếu bằng đối lưu và bức xạ và được xác định theo biểu thức:
Q4h = nđ .nt .n . qh, W. Trong đó:
- qh: Nhiệt hiện tỏa ra từ một người W/người lấy định hướng theo Bảng4-12 [4, tr.229]. Ta chọn: qh = 65 W/người.
- nt: Hệ số tác dụng tức thời, chọn theo Bảng 4-2e [3, tr.215] (tính như phần do đèn chiếu sáng), ta lấy nt = 1
- n: Số người bên trong không gian cần điều hòa. Tùy theo loại không gian mà ta
có mật độ phân bố người khác nhau, có thể lấy theo Bảng 3-2 [3, tr.228]. + Với khu vực sảnh có điều hòa ta có thể chọn mật độ phân bố người là 3m2/người.
+ Đối với các phòng làm việc ta lấy số lượng người được xác định trước:
Bảng 2.7. Số người trong một phòng
Loại phòng Số lượng người trong phòng
Loại 1 4
Loại 2 8
Loại 3 15
Loại 4 30
Loại 5 6
Tính ví dụ cho phòng loại 1 tâng 4:
Phòng được thiết kế có sức chứa 4 người. Do đó nhiệt hiện do người tỏa ra : Q4h = nđ .nt .n . qh = 1 . 1 . 4 .65 = 260 W.
Các không gian điều hòa khác tính toán tương tự và cho kết quả trong bảng 9
Tính cho phòng mổ:
Phòng được thiết kế có sức chứa 6 người. Do đó nhiệt hiện do người tỏa ra : Q4h = nđ .nt .n . qh = 1 . 1 . 6 .65 = 390 W.
Tổng nhiệt hiện do người tỏa ra phòng thường : ∑Q4h = 156065 W
Tổng nhiệt hiện do người tỏa ra phòng mổ : ∑Q4h = 390 .5 = 1950 W
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 (2.13)
Trong đó:
- qâ: Nhiệt ẩn do 1 người tỏa ra, W/người. Theo bảng 4.18[TL1-Tr175] ta chọn được: với bệnh viện chọn qâ = 70 W/người
Tính ví dụ phòng loại 1 tầng 4
Phòng loại 1 được thiết kế có sức chứa tối đa 4 người. - Theo biểu thức (2.13), Nhiệt ẩn do người tỏa vào tầng 3 :
Q4a = 6.70 = 280 W
Các tầng và các phòng còn lại tính toán tương tự, kết quả được tổng hợp ở bảng 10.
Tính cho phòng mổ :
Phòng loại 1 được thiết kế có sức chứa tối đa 4 người Theo biểu thức (2.13), Nhiệt ẩn do người tỏa vào tầng 3 : Q4a = 6.70 = 420 W
Tổng nhiệt ẩn do người tỏa ra phòng thường: ∑Q4â = 168070 W
Tổng nhiệt ẩn do người tỏa ra phòng mổ: ∑Q4â = 420.5 = 2100 W
Tổng nhiệt do người tỏa ra phòng thường:
∑Q4 = ∑Q4h + ∑Q4â =156065 + 168070 = 324135 W
Tổng nhiệt do người tỏa ra phòng mổ:
∑Q4 = ∑Q4h + ∑Q4â = 1950 + 2100 = 4050 W 2.8. Nhiệt hiện và ẩn do gió tươi mang vào, QhN và QâN
Để đảm bảo nguồn oxi cho con người bên trong phòng điều hòa thì luôn có một lượng gió tươi được cấp vào phòng. Khi cấp gió tươi vào phòng thì gió tươi sẽ tỏa ra một lượng nhiệt hiện QhN và một lượng nhiệt ẩn QâN.
QGT = QhN + QâN, W (2.14)
QhN = 1,2.n.l.(tN - tT), W (2.15) QâN = 3,0.n.l.(dN – dT), W (2.16)
Trong đó:
- n: Số người trong phòng điều hòa (đã xác định ở trên).
- l: Lưu lượng không 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 phòng điều hòa. tN = 32,8 0C, tT = 25 0C
Tính ví dụ cho phòng loại 1 tầng 4:
- Theo biểu thức (2.14), nhiệt hiện do gió tươi mang vào không gian tầng: QhN = 1,2.4.7,5.(32,8 - 25) = 280,8 W
- Theo biểu thức (2.15), nhiệt ẩn do gió tươi mang vào không gian tầng: QâN = 3,0 . 4 . 7,5 . (20,7 – 12,8) = 711 W
Vậy theo biểu thức (2.16), tổng lượng nhiệt hiện và ẩn do gió tươi mang vào trong không gian tầng là:
QGT = 280,8 + 711 = 991,8 W
Các tầng còn lại tính toán tương tự, kết quả được tổng hợp ở bảng 11
Tính cho phòng mổ:
- Theo biểu thức (3.15), nhiệt hiện do gió tươi mang vào không gian tầng: QhN = 1,2.6.7,5.(32,8 - 25) = 421,2 W
- Theo biểu thức (3.16), nhiệt ẩn do gió tươi mang vào không gian tầng: QâN = 3,0 . 6 . 7,5 . (20,7 – 12,8) = 1066,5 W
Vậy theo biểu thức (3.17), tổng lượng nhiệt hiện và ẩn do gió tươi mang vào trong không gian tầng là:
QGT = 421,2 + 1066,5 =1487,7 W
Tổng nhiệt hiện và nhiệt ẩn do gió tươi mang vào phòng thường: ∑QGT = ∑QhN + ∑QhN =1022106 W
Tổng nhiệt hiện và nhiệt ẩn do gió tươi mang vào phòng mổ: ∑QGT = ∑QhN + ∑QhN = 1487,7 . 5 = 7438,5 W
2.9. Nhiệt hiện và ẩn do gió rò lọt mang vào, Q5h và Q5â
Thông thường không gian điều hòa phải được làm kín để chủ động kiểm soát lượng gió tươi cấp cho phòng nhằm tiết kiệm năng lượng tuy nhiên luôn có hiện tượng rò lọt không khí qua các khe cửa sổ, cửa ra vào và khi mở cửa. Hiện tượng này càng xảy ra mạnh khi chênh lệch nhiệt độ trong nhà và ngoài trời càng lớn. Khí lạnh có xu hướng thoát ra ở phía dưới cửa và khí nóng ngoài trời lọt vào phía trên cửa. Nhiệt hiện và nhiệt ẩn do gió lọt mang vào được xác định như sau:
Q5h = 0,39.ξ.V.(tN - tT), W (2.9.1) Q5â = 0,84.ξ.V.(dN - dT), W (2.9.2)
Trong đó :
-
V: Thể tích của phòng, m3.
-
ξ: Hệ số kinh nghiệm, tra bảng 4.20.[177 - TL1] ta chọn ξ = 0,7.
-
tN, tT: Nhiệt độ ngoài và trong phòng điều hòa. tN = 32,8 0C, tT = 250C.
-
dN, dT: ẩm dung của không khí ngoài và trong nhà, g/kg dN = 20,7g/kg, dT = 12,8g/kg. Khi đó: Q5h = 0,39.ξ.V.(tN - tT) Q5h = 0,39. 0,7. V. (32,8-25) = 2,13V, W. Q5â = 0,84.ξ.V.(dN - dT) Q5â = 0,84. 0,7. V.(20,7 – 12,8) = 4,65V, W. Tính ví dụ cho 1 phòng loại 1 tầng 4: Thể tích phòng: V = Fsàn . h = 3,6.7,2 . 3,3 = 85,5 m3. Ta có:
Nhiệt hiện do gió lọt mang vào:
Q5h = 2,13V = 2,13. 85,5 = 182,12 W. Theo biểu thức (2.9.1), nhiệt ẩn do gió lọt mang vào:
Q5â = 4,65V = 4,65. 85,5 = 397,6W.
Các không gian điều hòa khác tính tương tự và cho kết quả trong phụ lục 5.
Tính cho phòng mổ:
Thể tích phòng: V = Fsàn . h = 7,2.7,2 . 3,3 = 171.1 m3. Ta có:
Nhiệt hiện do gió lọt mang vào:
Q5h = 2,13V = 2,13. 171,1 = 364,5 W. Theo biểu thức (3.9.2), nhiệt ẩn do gió lọt mang vào:
Q5â = 4,65V = 4,65. 171,1 = 795,6 W.
Tổng nhiệt hiện và nhiệt ẩn gió lọt mang vào phòng thường: ∑Q5 = ∑Q5h + ∑Q5â=336925,3 W.
Tổng nhiệt hiện và nhiệt ẩn gió lọt mang vào phòng mổ:
2.10. Các nguồn nhiệt khác, Q6
Ngoài 6 nguồn nhiệt đã nêu ở trên còn có 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 môi chất nóng hoặc lạnh đi qua phòng điều hòa.
- Nhiệt tỏa từ quạt và nhiệt tổn thất qua đường ống gió làm cho không khí lạnh bên trong nóng lên…
Tuy nhiên các tổn thất nhiệt trong các trường hợp trên là nhỏ nên ta có thể bỏ qua: Vậy ta coi Q6 = 0 W.
Bảng 2.8: Kết quả tính toán nhiệt,đơn vị kW.
Q2 Q3 Q11 Q21 Q22 Q23 Q31 Q32 Q4 Q5 QGT Tổng Nhiệt hiện 59,56 64,78 228,59 9,1 180,7 370,65 156,065 105,85 426,8 1678.51 Nhiệt ẩn 0 0 0 0 0 0 168,070 231,078 595,3 994,448 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:
Phòng thường : Q0 = Qt = ∑Qht + ∑Qât = Q1 + Q2 + Q3 + Q4 + Q5 + Q6 + QN = Q11+Q21+Q22+Q23+Q31+Q32+Q4+QN+Q5+Q6 = 2672,958 kW Phòng mổ : Q0 = 4138,18+4910,4+15000+1950+2100+7438,5+5800= 41337,08 W.
Ta xác định được phụ tải lạnh của toàn bộ công trình là : ∑Q0= 2672958 +41337,08 = 2714295=2714,3 kW.
Chương III
THÀNH LẬP VÀ TÍNH TOÁN SƠ ĐỒ ĐIỀU HÒA.
3.1.Lựa chọn sơ đồ điều hòa không khí
Thành lập sơ đồ ĐHKK là xác lập quá trình xử lý không khí trên ẩm đồ sau khi đã tính toán được lượng nhiệt hiện và nhiệt ẩn, từ đó tiến hành tính toán năng suất cần thiết của các thiết bị xử lý không khí, tạo cơ sở cho việc lựa chọn loại hệ thống, các thiết bị và bố trí thiết bị của hệ thống.
Qua khảo sát, phân tích đặc điểm kiến trúc của công trình và hệ thống điều hòa không khí thiết kế cho “Bệnh viện quân đội 354 (TCHC)” đồng thời so sánh ưu nhược điểm của các dạng sơ đồ ta thấy lựa chọn “sơ đồ điều hòa tuần hoàn không khí 1 cấp” là phù hợp nhất. Nó vừa đảm bảo yêu cầu kỹ thuật vừa đảm bảo tính kinh tế cho công trình.
Sơ đồ tuần hoàn không khí một cấp
Ở sơ đồ một cấp không khí thải của không gian điều hòa được lấy hồi lại một phần hỗn hợp với không khí ngoài trời để giảm nhiệt độ không khí từ ngoài trời xuống từ tN đến tH (nhiệt độ không khí sau khi hòa trộn). Làm như vậy sẽ tiết kiệm được năng lượng cung cấp cho hệ thống.
Hình 3.1 : Sơ đồ tuần hoàn không khí một cấp.
Nguyên lý làm việc: Không khí ngoài trời có trạng thái N (tN, N) với lưu lượng LN qua cửa lấy gió có van điều chỉnh (1), được đưa vào buồng hòa trộn (3) để hòa trộn với không khí hồi có trạng thái T(tT, T) với lưu lượng LT từ các miệng hồi gió (2).
Hỗn hợp hòa trộn có trạng thái C sẽ được đưa đến thiết bị xử lý (4), tại đây nó