II. Tổng quan về công trình Bệnh viện 354 (TCHC)
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 được xử lý theo một chương trình định sẵn đến một trạng thái O và được 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 được hồi lại theo đường ống dẫn (10) vào thiết bị hòa trộn và một phần khí thải được thải ra ngoài theo cửa (12).
3.2. Sơ đồ tuần hoàn không khí 1 cấp
Sơ đồ nguyên lý của hệ thống:
Hình 3.2. Sơ đồ tuần hoàn không khí 1 cấp
1 – Cửa lấy gió tươi. 5 – Quạt cấp gió. 9 – Miệng hút. 2 – Miệng gió hồi. 6 – Kênh cấp gió. 10 – Lọc bụi.
3 – Buồng hòa trộn. 7 – Miệng thổi. 11 – Quạt hút gió hồi. 4 – TBXL không khí. 8 – Phòng điều hòa. 12 – Miệng hút gió thải.
3.3. Tính toán sơ đồ điều hòa không khí
Sau khi chọn được sơ đồ điều hòa không khí ta tiến hành tính toán cho sơ đồ điều hòa không khí vừa chọn dựa trên ẩm đồ hay chính là đi xác định các điểm nút N, T, H, O.
Trước khi đi vào tính toán sơ đồ điều hòa không khí ta cần xác định các hệ số đặc trưng của sơ đồ điều hòa không khí đã chọn, bao gồm các thông số sau:
- Điểm gốc và hệ số nhiệt hiện. - Hệ số đi vòng.
- Điểm đọng sương của thiết bị.
Điểm gốc và hệ số nhiệt hiện SHF (Sensible Heat Factor)
Hình 3.3. Điểm gốc trên ẩm đồ điều hòa không khí.
Hệ số nhiệt hiện phòng RSHF (Room Sensible Heat Factor), εhf
Hệ số nhiệt hiện phòng εhf là tỷ số giữa thành phần nhiệt hiện trên tổng thành phần nhiệt hiện và ẩn của phòng chưa tính đến thành phần nhiệt hiện và nhiệt ẩn do gió tươi và gió lọt mang vào không gian điều hòa.
âf hf hf hf Q Q Q (3.10) Trong đó:
- Qhf: Tổng nhiệt hiện của phòng (không có nhiệt hiện của gió tươi, gió lọt).
- Qâf: Tổng nhiệt ẩn của phòng (không có nhiệt ẩn của gió tươi, gió lọt).
Đường biểu diễn hệ số nhiệt hiện phòng εhf biểu diễn quá trình tự biến đổi không khí trong buồng lạnh V – T. Đây là quá trình không khí sau khi vào phòng nhận nhiệt thừa, ẩm thừa ở trong phòng và tự thay đổi trạng thái.
Tính ví dụ cho phòng loại 1 tầng 2
Từ kết quả tính toán tải nhiệt ở chương được thống kê ở bảng 12 ,13 ta có tổng các thành phần nhiệt hiện, nhiệt ẩn xâm nhập vào từng phòng.
Đối với phòng họp nhỏ tầng 2, ta có:
- Tổng nhiệt hiện của phòng ( không có nhiệt hiện của gió tươi, gió lọt ) là: Qhf = Qh – ( QhN + Q5h )
Qhf = 2580 – ( 280,8 + 182,12 ) = 2118,018W. - Tổng nhiệt ẩn của phòng không có nhiệt ẩn của gió tươi là:
Qâf = Qâ – ( QâN + Q5â )
Vậy hệ số nhiệt hiện phòng RSHF (εhf) là: âf hf hf hf Q Q Q 0,88 280 018 , 2118 018 , 2118
Các phòng khác tính tương tự và cho kết quả trong bảng 14
Hệ số nhiệt hiện tổng GSHF (Grand Sensible Heat Factor), hT
Hệ số nhiệt hiện phòng εht là tỷ số giữa thành phần nhiệt hiện trên tổng thành phần nhiệt hiện và ẩn của phòng có tính đến thành phần nhiệt hiện và nhiệt ẩn do gió tươi và gió lọt mang vào không gian điều hòa.
t h â h h ht Q Q Q Q Q (3.11) Trong đó:
- Qh: Thành phần nhiệt hiện có kể đến phần nhiệt hiện do gió tươi và gió lọt đem vào phòng, W.
- Qt: Tổng nhiệt hiện và nhiệt ẩn có kể đến phần nhiệt do gió tươi và gió lọt đem vào, hay chính là tổng nhiệt thừa (tải lạnh của phòng): Qt = Q0 ,W.
Hệ số nhiệt hiện tổng chính là độ nghiêng của tia quá trình từ điểm hòa trộn H đến điểm thổi vào V. Đây là quá trình không khí sau khi hòa trộn, đi qua thiết bị xử lý không khí (TBXL), thải nhiệt hiện, nhiệt ẩn để biến đổi từ trạng thái H đến trạng thái O.
Tính ví dụ cho loại 1 của tầng 2
Từ kết quả tính toán tải nhiệt ở mục 3.1 được thống kê ở bảng 12,13 ta có tổng các thành phần nhiệt hiện, nhiệt ẩn xâm nhập vào phòng loại 1 tầng 2:
- Thành phần nhiệt hiện có kể đến phần nhiệt hiện do gió tươi và do gió lọt: Qh = 2580 W
- Tổng nhiệt hiện và nhiệt ẩn có kể đến phần nhiệt do gió tươi gió lọt đem vào: Qt = Qo = 3969,536 (W)
Vậy theo công thức (3.11), Hệ số nhiệt hiện tổng GSHF (εht) là:
t h â h h ht Q Q Q Q Q 0,65 536 , 3969 2580
Hệ số đi vòng bypass, εBF
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 với tổng lượng không khí thổi qua dàn lạnh. Hệ số này ta chọn theo kinh nghiệm, theo bảng 4.22.[191 - TL1] ta chọn εBF = 0.05.
Hệ số nhiệt hiện hiệu dụng (Grand Sensible Heat Factor), hT
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 (3.12) Trong đó:
Qhef: Nhiệt hiện hiệu dụng của phòng: Qhef = Qhf + εBF. QhN Qâef: Nhiệt ẩn hiệu dụng của phòng :
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, S là giao điểm của nó với đường φ = 100%.
Tính ví dụ cho phòng loại 1 của tầng 2
- Nhiệt hiện hiệu dụng của phòng, Qhef: Qhef = Qhf + εBF. QhN
Qhef = 2118,018+ 0,05 . 280.8 = 2132,056 W. - Nhiệt ẩn hiệu dụng của phòng, Qâef:
Qâef = Qâf + εBF. QâN
Qâef = 280+ 0,05 .711= 315.55W.
Vậy theo công thức (3.12), hệ số nhiệt hiện hiệu dụng ESHF (εhef) là:
ef hef âef hef hef hef Q Q Q Q Q 2132,056 0,87 2132,056 315,55 hef
d t 1 SHF (h) GSHF(ht) ESHF(hef) RSHF(hf) N T S G 24o C ts C O V H BF 1-BF 1 3.3.1. Đồ thị t – d và xác định các thông số trên đồ thị
Sau khi tính toán được các các hệ số đặc trưng của sơ đồ điều hòa không khí: εhf ,
εt , εhef , εBF , ta có thể xác định được các điểm nút N, T, H, O, V, S của sơ đồ điều hòa không khí một cấp được chọn bằng cách biểu diễn chúng trên đồ thị t – d. Qua đồ thị ta có thể thấy được mối quan hệ giữa các điểm nút cũng như quá trình biến đổi của không khí trong hệ thống điều hòa không khí.
Hình 3.4. Sơ đồ tuần hoàn 1 cấp với các hệ số nhiệt hiện, hệ số đi vòng và quan hệ qua lại với các điểm H, T, O, S,N.
+ Điểm T, N lần lượt là trạng thái không khí ở trong nhà, ngoài trời + Điểm H là trạng thái hòa trộn không khí tươi và không khí tuần hoàn + Điểm S là điểm đọng sương của thiết bị
+ Điểm O, V điểm thổi vào phòng từ thiết bị
+Từ các thông số thiết kế trong và ngoài nhà ta có các điểm:
Xác định thông số các điểm nút cho phòng loại 1 tầng 2 làm mẫu.
Từ các giá trị tính toán cho phòng loại 1 tầng 2 có hướng cửa sổ là là hướng đông Ta có các hệ số:
- Hệ số nhiệt hiện phòng: hF = 0,88. - Hệ số nhiệt hiện tổng: hT = 0,65. - Hệ số đi vòng (bypass): BF = 0,05. - Hệ số nhiệt hiện hiệu dụng: HEF = 0,87. Thông số một số điểm nút:
- Nhiệt độ ngoài trời: N (32.8oC, φ = 64%).
- Nhiệt độ điểm gốc: G (24oC, φ = 50%).
Các bước xác định thông số các điểm nút còn lại (sử dụng đồ thị t – d):
+ Qua T kẻ đường thẳng song song với G-HEF cắt đường 100% ở S, xác định