HỆ THỐNG LẠNH VRV/VRF
1. LỊCH SỬ NGÀNH ĐIỀU HÒA KHÔNG KHÍ.
1.1. Lịch sử sơ khai
Từ xa xưa, con người đã biết vận dụng những mô hình điều hòa không khí sơ khai để phục vụ cho nhu cầu sinh hoạt của mình. Chẳng hạn như:
− Người Ai Cập cổ đại áp dụng bằng cách treo lau sậy trên các cửa sổ và phun nước lên. Khi gió thổi qua cửa sổ sẽ mang theo hơi nước vào và làm mát không khí bên trong căn phòng. Ngoài ra, phương pháp này còn giúp người Ai Cập cổ làm ẩm bầu không khí trong nhà, tránh được sự khô nóng của khí hậu sa mạc.
− Tại Trung Quốc, một nhà phát minh đã chế tạo ra "chiếc quạt", hệ thống này gồm 3 bánh xe có đường kính 3 mét và được quay bằng tay để tạo ra luồng gió. Vào năm 747, vua Đường Huyền Tông (712-762) đã dùng một tháp làm mát lắp trong cung điện mang tên Lượng Thiên. Các văn bản cổ đã mô tả hệ thống bao gồm những bánh xe quay bằng sức nước để tạo luồng gió mang hơi ẩm làm mát không khí. Cho đến thời Tống tại Trung Quốc, các tài liệu cổ cũng đã đề cập tới việc sử dụng hệ thống làm mát không khí nói trên một cách rộng rãi bởi nhiều đối tượng khác nhau.
1.2. Điều hòa không khí bắt đầu từ những phát minh vật lí – hóa học.
Vào năm 1758, Benjamin Franklin (1785-1788), thống đốc bang Pennysylvania, và John Hadley (1731-1764), giáo sư hóa học tại Đại học Cambridge đã tiến hành thử nghiệm và khám phá ra nguyên lý của sự bay hơi. Franklin và Haldley xác nhận rằng sự bay hơi của một chất lỏng chẳng hạn như rượu hoặc ete có thể được dùng để giảm nhiệt độ của một vật thể xuống dưới điểm đóng băng của nước. Hai người đã tiến hành thử nghiệm dùng sự bay hơi để hạ nhiệt độ của ống nhiệt kế thủy ngân từ 18 độ C xuống còn -14 độ C. Franklin đã ghi nhận rằng ngay sau khi nhiệt độ vượt qua ngưỡng đóng băng của nước, một màng băng mỏng đã hình thành trên bề mặt của ống nhiệt kế.
Đến năm 1820, nhà hóa học và phát minh người Anh, Michael Faraday (1791- 1867) đã thực hiện thành công thí nghiệm nén và hóa lỏng khí amoniac. Ông phát hiện ra rằng khi bay hơi, amoniac lỏng có thể làm lạnh không khí xung quanh. Hơn 20 năm sau đó, vào năm 1842, bác sĩ người Scotland John Gorrie (1803-1855) đã dùng kỹ thuật nén
Đồ án chuyên ngành Kĩ thuật lanh – Điều hòa không khí 5
Độ ồn là tập hợp những âm thanh có cường độ và tần số khác nhau sắp xếp không có trật tự, gây khó chịu cho người nghe, cản trở quá trình làm việc và nghỉ ngơi của con người.
Như vậy, các yếu tố vi khí hậu có ảnh hưởng rất lớn đến sức khỏe con người. ĐHKK giúp tạo ra môi trường không khí trong sạch, có nhiệt độ, độ ẩm, vận tốc gió và độ ồn nằm trong phạm vi cho phép, phù hợp với nhu cầu của con người, ứng với trạng thái và cường độ lao động khác nhau. Giúp cơ thể con người cảm thấy dễ chịu, thoải mái, bảo vệ được sức khỏe để phát huy được năng suất lao động cao nhất.
2.2. Đối với hoạt động sản xuất.
Thành phần không khí và các thông số vật lí ảnh hưởng rất lớn đến các quy trình công nghệ của ngành công nghiệp, sản xuất. Mỗi quy trình công nghệ đòi hỏi những yêu cầu khác nhau về các thông số vật lí của môi trường, vì vậy việc tạo ra môi trường thích hợp là nhiệm vụ của lĩnh vực ĐHKK.
Trong ngành cơ khí chính xác, chế tạo dụng cụ đo lường, dụng cụ quang học, thì nhiệt độ và độ ẩm không khí ảnh hưởng rất lớn đến chất lượng, độ chính xác và độ bền của sản phẩm.
Trong công nghiệp dệt may, ĐHKK cũng có ý nghĩa hết sức quan trọng, khi độ ẩm cao thì độ dính kết, ma sát giữa các sợi bông sẽ lớn, làm quá trình kéo sợi khó khăn. Ngược lại, nếu độ ẩm thấp làm cho sợi dễ bị đứt, do đó hiệu quả kéo sợi giảm.
Trong công nghiệp in ấn, phim ảnh, thì việc sử dụng dhkk sẽ mang lại hiệu quả cao cho sản phẩm. Bụi nhiều sẽ dễ bám vào bề mặt của giấy, phim ảnh làm giảm chất lượng sản phẩm. Nhiệt độ cao và độ ẩm thấp sẽ làm cho giấy và phim bị cong vênh, còn nếu độ ẩm quá cao sẽ làm cho sản phẩm bị ẩm, dính kết với nhau.
3. PHÂN LOẠI HỆ THỐNG ĐHKK.
3.1. Theo mức độ quan trọng của các hệ thống điều hòa:
Hệ thống điều hòa không khí cấp I: hệ thống có khả năng duy trì các thông số vi khí hậu trong nhà với mọi phạm vi thông số ngoài trời, ngay tại cả ở những thời điểm khắc nghiệt nhất trong năm về mùa hè lẫn mùa đông.
Hệ thống điều hòa không khí cấp II: hệ thống có khả năng duy trì các thông số vi khí hậu trong nhà với sai số không quá 200 giờ trong 1 năm. Điều đó có nghĩa trong 1 năm ở những ngày khắc nghiệt nhất về mùa hè và mùa đông hệ thống có thể có sai số nhất định, nhưng số lượng những ngày đó cũng chỉ xấp xỉ 4 ngày trong một mùa.
Đồ án chuyên ngành Kĩ thuật lanh – Điều hòa không khí 9
không gian khác nhau.
- Có nhiều kiểu loại dàn lạnh cho phép người sử dụng có thể chọn loại thích hợp nhất cho công trình cũng như ý thích cá nhân.
- Do chỉ có 2 cụm nên việc lắp đặt tương đối dễ dàng. - Giá thành rẻ (so với máy điều hòa trung tâm và VRV)
- Rất tiện lợi cho các không gian nhỏ hẹp và các hộ gia đình đối với máy công suất nhỏ. Các máy có công suất lớn thường sử dụng trong nhà máy hay nơi có không gian điều h òa lớn.
- Dễ dàng sử dụng, bảo dưỡng, sửa chữa.
Nhược điểm
- Độ dài đường ống và chênh lệch độ cao giữa các dàn bị hạn chế.
- Giải nhiệt bằng gió nên hiệu quả không cao, đặc biệt những ngày trời nóng. - Đối với công trình lớn, sử dụng máy điều hòa rời rất dễ phá vỡ kiến trúc công trình, làm giảm mỹ quan của nó, do các dàn nóng bố trí bên ngoài gây ra. Trong một số trường hợp rất khó bố trí dàn nóng.
c. Máy điều hòa không khí kiểu ghép (Multi split type)
Máy điều hòa kiểu ghép về thực chất là máy điều hòa gồm 1 dàn nóng và 2 - 4 dàn lạnh. Mỗi cụm dàn lạnh được gọi là một hệ thống. Thường các hệ thống hoạt động độc lập. Mỗi dàn lạnh hoạt động không phụ thuộc vào các dàn lạnh khác. Các máy điều hòa ghép có thể có các dàn lạnh chủng loại khác nhau.
Máy điều hòa dạng ghép có những đặc điểm và cấu tạo tương tự máy điều hòa kiểu rời. Tuy nhiên do dàn nóng chung nên tiết kiệm không gian lắp đặt, chung điện nguồn, giảm chi phí lắp đặt.
d. Máy điều hòa không khí VRV (Variable Refrigerant Volume)
Máy điều hòa VRV ra đời từ những năm 70 trước yêu cầu về tiết kiệm năng lượng và những yêu cầu cấp thiết của các nhà cao tầng. Máy điều hòa VRV do hãng Daikin của Nhật phát minh đầu tiên. Hiện nay, hầu hết các hãng đã sản xuất các máy điều hòa VRV và đặt dưới các tên gọi khác nhau, nhưng về mặt bản chất thì
Đồ án chuyên ngành Kĩ thuật lanh – Điều hòa không khí 13
điểm khác nhau để tiết kiệm năng lượng và đảm bảo yêu cầu sử dụng.
Dựa theo đặc điểm công trình đã được trình bày như trên, ta lựa chọn hệ thống điều hòa không khí VRV.
Ưu điểm của hệ thống điều hòa không khí VRV so với các hệ thống khác là:
- Khắc phục nhược điểm của máy điều hòa dạng rời là độ dài ống dẫn gas, chênh lệch độ cao giữa dàn lạnh và dàn nóng đến 100m và chênh lệch độ cao đạt 50 m
- Công suất máy điều hòa VRV cũng đạt giá trị công suất trung bình.
- Hệ thống vẫn có thể vận hành khi có 1 số dàn lạnh hỏng hóc hay đang sửa chữa.
- Hệ thống điều hòa VRV thích hợp với công trình cỡ nhỏ hoặc trung bình, đặc biệt thích hợp và tiết kiệm năng lượng cho các ứng dụng lạnh cục bộ, phân tán, không ổn định so với hệ thống Chiller.
- Công trình lắp đặt hệ thống điều hòa là Tàu du lịch có không gian trung bình, cần tiết kiệm diện tích nên việc lắp đặt hệ thống Chiller là khá bất tiện vì cần không gian cho tháp giải nhiệt, hệ thống bơm nước, phòng máy điều khiển... Trong khi đó, hệ thống VRV khá thích hợp khi không có những thiết bị này.
- Để có thể vận hành Chiller cần phải có một đội ngũ công nhân trình độ cao. Nhưng hệ thống VRV lại có thể vận hành tự động như máy điều hòa hai cụm gia dụng.
- Đối với tàu du lịch thì tiết kiệm năng lượng điện cũng là một yếu tố khá quan trọng. Vì vậy, theo thống kê thực tế thì hệ thống VRV tiêu tốn điện năng thấp hơn hệ thống Chiller khoảng 30%. Nên lựa chọn hệ thống VRV cho công trình Tàu du lịch là khá thích hợp.
Đồ án chuyên ngành Kĩ thuật lanh – Điều hòa không khí 54