Đề tài Thiết kế hệ thống điều hoà không khí cho nhà làm việc và văn phòng cho thuê Công ty thực phẩm miền Bắc, đường Minh Khai - Hà Nội

lời nói đầu Trong những năm gần đây, cùng với sự phát triển kinh tế của cả nước, ngành điều hoà không khí cũng đã có những bước phát triển vượt bậc và ngày càng trở nên quen thuộc trong đời sống và sản xuất. Ngày nay, điều hoà tiện nghi không thể thiếu trong các toà nhà, khách sạn, văn phòng, nhà hàng, các dịch vụ du lịch, văn hoá, y tế, thể thao mà còn cả trong các căn hộ, nhà ở, các phương tiện đi lại như ôtô, tàu hoả, tàu thuỷ ... Điều hoà công nghệ trong những năm qua đã hỗ trợ đắc lực cho nhiều ngành kinh tế, góp phần để nâng cao chất lượng sản phẩm, đảm bảo quy trình công nghệ như trong các ngành sợi, dệt, chế biến thuốc lá, chè, in ấn, điện tử, vi điện tử, bưu điện, viễn thông, máy tính, quang học, cơ khí chính xác, hoá học ... Đối với sinh viên ngành Trang thiết bị Nhiệt - Lạnh, ngoài việc nắm vững các kiến thức cơ bản, các phương pháp tính toán thiết kế thì việc tìm hiểu các công việc thực tế liên quan đến công tác lắp đặt, vận hành, bảo dưỡng, sửa chữa là rất cần thiết. Sau 5 năm học tập tại trường Đại Học Giao Thông Vận Tải. Dưới sự hướng dẫn của ThS. Nguyễn Đăng Khoát, em đã thực hiện đề tài tốt nghiệp:” Thiết kế hệ thống điều hoà không khí cho nhà làm việc và văn phòng cho thuê Công ty thực phẩm miền Bắc, đường Minh Khai - Hà Nội”. Mặc dù đã cố gắng nhiều trong quá trình thực hiện đề tài song không tránh khỏi những thiếu sót, em rất mong nhận được những đóng góp quý giá của thầy cô và các bạn đồng nghiệp để đề tài của em được hoàn thiện hơn. Em xin chân thành cảm ơn! Hà Nội, ngày 04 tháng 05 năm 2007 Sinh viên thực hiện Nguyễn Quốc Tuấn chương 1. tổng quan về điều hoà không khí 1.1. Vai trò của điều hoà không khí trong sinh hoạt và sản xuất Điều hoà không khí là quá trình tạo ra và giữ ổn định các thông số trạng thái của không khí theo một chương trình định sẵn không phụ thuộc điều kiện khí hậu bên ngoài, nhằm tạo ra một môi trường vi khí hậu theo yêu cầu tiện nghi hoặc công nghệ. Các thông số trạng thái của không khí bao gồm: nhiệt độ, độ ẩm tương đối, tốc độ chuyển động, độ ồn và nồng độ các chất độc hại. Các đại lượng này sẽ tác động đến con người và qui trình công nghệ sản xuất. 1.1.1. ảnh hưởng của môi trường không khí tới con người * Nhiệt độ: Nhiệt độ là yếu tố gây cảm giác nóng lạnh đối với con người. Con người có nhiệt độ cơ thể không đổi (37) và luôn trao đổi nhiệt với môi trường xung quanh dưới hai hình thức truyền nhiệt và tỏa ẩm. Truyền nhiệt từ cơ thể con người vào trong môi trường xung quanh phụ thuộc chủ yếu vào độ chênh nhiệt độ giữa cơ thể và môi trường xung quanh. Khi nhiệt độ môi trường nhỏ hơn thân nhiệt, cơ thể thải nhiệt cho môi trường; khi nhiệt độ môi trường lớn hơn thân nhiệt, cơ thể nhận nhiệt từ môi trường. Nếu mất nhiều nhiệt cơ thể sẽ có cảm giác lạnh và ngược lại. Ngay cả khi nhiệt độ môi trường lớn hơn 37 cơ thể con người vẫn thải được nhiệt ra môi trường thông qua hình thức tỏa ẩm, đó là thoát mồ hôi. Môi trường có nhiệt độ càng cao, độ ẩm càng thấp thì mức độ thoát mồ hôi càng nhiều. Tổng nhiệt lượng truyền nhiệt và tỏa ẩm phải đảm bảo luôn bằng lượng nhiệt do cơ thể sản sinh ra. Nếu vì một lý do gì đó để xảy ra mất cân bằng nhiệt thì sẽ gây ra rối loạn và sinh đau ốm. Nhiệt độ thích hợp nhất đối với con người nằm trong khoảng 22 á 27. * Độ ẩm tương đối: Độ ẩm tương đối của không khí là yếu tố quyết định tới khả năng thoát mồ hôi vào môi trường. Quá trình này chỉ xảy ra khi j < 100%. Khi không khí có độ ẩm vừa phải thì khi nhiệt độ cao, hơi nước từ mồ hôi bay hơi vào không khí dễ dàng làm cơ thể có cảm giác dễ chịu hơn. Khi độ ẩm quá lớn, khả năng thoát mồ hôi kém, trên da sẽ có mồ hôi nhớp nháp, cơ thể cảm thấy nặng nề và mệt mỏi. Khi độ ẩm quá thấp, mồ hôi sẽ bay hơi nhanh làm da khô, gây nứt nẻ da chân, tay,... Độ ẩm thích hợp đối với cơ thể con người nằm trong khoảng j = 50 á 70%. * Tốc độ không khí: Tốc độ không khí xung quanh ảnh hưởng đến cường độ trao đổi nhiệt và trao đổi chất (thoát mồ hôi) giữa cơ thể con người với môi trường xung quanh. Khi tốc độ lớn, cường độ trao đổi nhiệt, ẩm tăng lên. Vì vậy, đứng trước gió ta cảm thấy mát và da khô hơn nơi yên tĩnh trong cùng điều kiện về nhiệt độ và độ ẩm. Khi tốc độ quá lớn và nhiệt độ không khí thấp, cơ thể mất nhiều nhiệt gây cảm giác lạnh. Tốc độ gió thích hợp phụ thuộc vào nhiều yếu tố: nhiệt độ không khí, cường độ lao động, độ ẩm tương đối, trạng thái sức khỏe của con người,... * Nồng độ các chất độc hại: Khi trong không khí có các chất độc hại chiếm một tỷ lệ lớn nó sẽ ảnh hưởng đến sức khỏe con người. Mức độ ảnh hưởng đến sức khoẻ con người của mỗi chất phụ thuộc vào bản chất chất độc hại, nồng độ của nó trong không khí, thời gian tiếp xúc của con người, tình trạng sức khoẻ của con người,... Các chất độc hại như: bụi, khí CO2, SO2, NH3, Cl2,... Nồng độ các chất độc hại phải ở mức độ cho phép để không ảnh hưởng đến sức khoẻ con người. * Độ ồn: Độ ồn là yếu tố quan trọng không thể bỏ qua khi thiết kế một hệ thống điều hòa không khí. Độ ồn tác động nhiều đến hệ thần kinh, gây mất tập trung vào công việc, gây bệnh stress hoặc đơn giản hơn là gây sự khó chịu cho con người. Vì vậy, khi thiết kế hệ thống điều hoà không khí phải đảm bảo độ ồn nằm trong giới hạn cho phép. 1.1.2. ảnh hưởng của môi trường không khí đến sản xuất Các thông số khí hậu có ảnh hưởng nhiều đến con người cũng có nghĩa là ảnh hưởng đến năng suất và chất lượng sản phẩm do con người làm ra một cách gián tiếp. Ngoài ra, các yếu tố khí hậu cũng ảnh hưởng trực tiếp tới chất lượng sản phẩm. * Nhiệt độ: Một số ngành sản xuất như bánh kẹo cao cấp đòi hỏi nhiệt độ không khí khá thấp nhằm tránh làm hư hỏng sản phẩm. Các trung tâm điều khiển tự động, trung tâm đo lường chính xác cũng cần duy trì nhiệt độ ổn định và khá thấp tránh làm máy móc, dụng cụ kém chính xác hoặc làm giảm độ bền. Với ngành sản xuất thực phẩm thịt, sữa,... nhiệt độ cao dễ làm ôi thiu sản phẩm. * Độ ẩm tương đối: Độ ẩm tương đối là yếu tố ảnh hưởng đến sản xuất nhiều hơn nhiệt độ. Hầu hết các quá trình sản xuất thực phẩm đều cần duy trì độ ẩm vừa phải. Nếu độ ẩm thấp quá sẽ làm tăng nhanh sự thoát hơi nước trên bề mặt thực phẩm, do đó làm hao hụt trọng lượng sản phẩm hoặc làm giảm chất lượng sản phẩm (gây nứt nẻ, gây vỡ do sản phẩm bị giòn). Nhưng nếu độ ẩm quá lớn cũng làm sản phẩm dễ phát sinh nấm mốc, làm giảm cách điện của các thiết bị điện, điện tử,... * Tốc độ không khí: Tốc độ không khí quá lớn không những gây cảm giác khó chịu đối với con người mà còn làm tăng tiêu hao năng lượng quạt gió, trong một số trường hợp làm sản phẩm nhẹ bay khắp phòng hoặc làm rối sợi,... Vì vậy, trong một số xí nghiệp sản xuất người ta cũng qui định tốc độ không khí không được vượt quá mức cho phép. * Độ sạch của không khí: Có nhiều ngành sản xuất, độ sạch của không khí phải được thực hiện nghiêm ngặt như sản xuất hàng điện tử bán dẫn, tráng phim ảnh, quang học,... Một số ngành thực phẩm cũng đòi hỏi cao về độ trong sạch của không khí, tránh làm bẩn các thực phẩm. 1.2. Phân loại hệ thống điều hoà không khí Hệ thống điều hoà không khí là một tập hợp các máy móc, thiết bị, dụng cụ ... để tiến hành các quá trình xử lý không khí như sưởi ấm, làm lạnh, khử ẩm, gia ẩm ... điều chỉnh, khống chế và duy trì các thông số vi khí hậu trong nhà như nhiệt độ, độ ẩm, độ sạch và sự tuần hoàn không khí trong phòng nhằm đáp ứng các yêu cầu tiện nghi và công nghệ. Việc phân loại hệ thống điều hoà không khí rất phức tạp vì chúng quá đa dạng và phong phú. Có rất nhiều cách phân loại khác nhau tuỳ theo mục đích sử dụng, theo tính chất quan trọng, theo tính tập trung, theo cách làm lạnh,... mà người ta có những cách phân loại thành những hệ thống điều hoà khác nhau. Dựa theo tính tập trung của hệ thống, phân loại điều hoà không khí thành các loại sau. 1.2.1. Hệ thống điều hoà cục bộ Hệ thống điều hoà cục bộ là các tổ hợp máy đơn lẻ có công suất bé, tất cả các khâu của hệ thống được lắp ráp sẵn trong các vỏ nên rất tiện cho việc lắp đặt, vận hành. Các máy điều hoà cục bộ rất ít khi dùng cho điều hoà công nghệ. Hệ thống cục bộ có hai loại máy phổ biến là máy điều hoà cửa số và máy điều hoà ghép. 1.2.1.1. Máy điều hoà cửa sổ Máy điều hoà cửa sổ là loại máy điều hoà không khí nhỏ nhất cả về năng suất lạnh và kích thức cũng như khối lượng. Toàn bộ các thiết bị chính như máy nén, dàn ngưng, dàn bay hơi, quạt giải nhiệt, quạt gió lạnh, các thiết bị điều khiển, điều chỉnh tự động, phin lọc gió, khử mùi của gió tươi cũng như các thiết bị khác được lắp gọn trong một vỏ hộp gọn nhẹ. Năng suất lạnh không quá 7 kW (24.000 Btu/h) và thường chia ra 5 loại 6000, 9000, 12000, 18000 và 24000 Btu/h. 1. Vỏ 6. Bảng điều khiển 2. Tấm nắp 7. Cửa lấy gió giải nhiệt 3. Ghi lấy gió (mặt trang trí) 8. Dàn ngưng 4. Chớp lật hướng gió thổ 9. Tấm đỡ 5. Phích cắm điện 10. ống xả nước ngưng Hình 1.1. Máy điều hoà cửa sổ Đặc điểm máy điều hoà cửa sổ. * Ưu điểm: - Chỉ cần cắm phích điện là máy chạy, không cần công nhân lắp đặt có tay nghề cao. - Có sưởi mùa đông bằng bơm nhiệt. - Có khả năng lấy gió tươi qua cửa lấy gió tươi. - Nhiệt độ phòng được điều chỉnh nhờ thermostat với độ giao động khá lớn, độ ẩm tự biến đổi theo nên không khống chế được độ ẩm, điều chỉnh theo kiểu on - off. -Vốn đầu tư thấp vì giá rẻ do được sản xuất hàng loạt. -Thích hợp cho các phòng nhỏ, căn hộ gia đình. Khó sử dụng cho các toà nhà cao tầng vì làm mất mỹ quan và phá vở kiến trúc. * Nhược điểm: - Khả năng làm sạch không khí kém. - Độ ồn cao. - Khó bố trí trong phòng hơn so với loại hai cụm. - Phải đục một khoảng tường rộng bằng máy điều hoà hoặc phải cắt cửa sổ để bố trí máy. Không có khả năng lắp cho phòng không có tường trực tiếp ngoài trời. 1.2.1.2. Máy điều hoà tách Để khắc phục nhược điểm của máy điều hoà cửa sổ là không thể lắp đặt cho các phòng nằm sâu trong công trình và hạn chế về kiểu mẫu, người ta chế tạo ra máy điều hoà không khí kiểu tách, ở đó dàn nóng và dàn lạnh được tách thành 2 phần riêng biệt. Loại này bao gồm 2 loại sau : a. Máy điều hoà hai cụm Máy điều hoà 2 cụm gồm: cụm trong nhà (indoor unit) và cụm ngoài nhà (outdoor unit) được bố trí tách rời nhau. Cụm trong nhà gồm dàn lạnh, bộ điều khiển và quạt ly tâm kiểu trục cán. Cụm ngoài nhà gồm lốc (máy nén), động cơ và quạt hướng trục. Hai cụm được nối với nhau bằng các đường ống gas và dây điện điều khiển. Máy điều hoà hai cụm có ưu điểm là dễ lắp đặt, dễ bố trí dàn lạnh và dàn nóng, ít phụ thuộc hơn vào kết cấu nhà, đỡ tốn diện tích lắp đặt, chỉ phải đục tường một lỗ nhỏ đường kính khoảng 70 mm, đảm bảo thẩm mỹ cao. Nhược điểm chủ yếu là không lấy được gió tươi nên cần có quạt lấy gió tươi, ống dẫn gas dài hơn, dây điện tốn nhiều hơn, giá thành đắt hơn. Khi lắp đặt, thường dàn lạnh cao hơn dàn ngưng nhưng chiều cao không nên quá 3 m và chiều dài đường ống gas không nên quá 10 m. Một nhược điểm nữa là độ ồn phía ngoài nhà, có thể làm ảnh hưởng đến hộ bên cạnh. Hình 1.2. Máy điều hoà hai cụm b. Máy điều hoà nhiều cụm  Máy điều hoà nhiều cụm là máy điều hoà có một cụm dàn nóng nối với nhiều cụm dàn lạnh (2 á 7 cụm) bố trí cho các phòng khác nhau. Máy điều hòa kiểu ghép có đặc điểm giống máy điều hòa 2 cụm. Tuy nhiên, do chung dàn nóng nên tiết kiệm được diện tích lắp đặt, giảm chi phí lắp đặt. Các loại dàn lạnh cho máy điều hoà nhiều cụm rất đa dạng, từ loại treo tường truyền thống đến loại treo trần, treo trên sàn, giấu trần có ống gió hoặc không có ống gió... Năng suất lạnh của các dàn lạnh thông thường từ 2,5 đến 6 kW. Hình 1.3. Máy điều hoà nhiều cụm 1.2.2. Máy điều hoà tổ hợp gọn  1.2.2.1. Máy điều hoà tách  a. Máy điều hoà tách không có ống gió  Nhiều máy điều hoà tách của hệ thống điều hoà gọn và của hệ thống điều hoà cục bộ chỉ khác nhau về cỡ máy hay năng suất lạnh. Do năng suất lạnh lớn hơn nên kết cấu của cụm dàn lạnh và dàn nóng đôi khi cũng có nhiều kiểu dáng hơn. Ưu và nhược điểm của các loại máy này giống như máy cục bộ hai cụm. Còn nhược điểm chính của máy này là không lấy được gió tươi nên cần có quạt thông gió cho các không gian đông người hội họp, làm việc khi gió lọt qua cửa không đủ cung cấp oxy cho phòng. Thường người ta bố trí quạt xả gắn trên tường sát trần nhà. Không khí nóng bốc lên trên được quạt hút xả ra ngoài, không khí tươi sẽ tự động lọt vào qua các khe hở như khe cửa sổ, cửa ra vào, hoặc chớp gió bố trí ở của ra vào. ở các phòng nhỏ, gió lọt đủ cung cấp oxi thì không cần quạt. Indoor unit Ceiling mounted cassette (multi - flow type) Wall mounted type Floor standing type Indoor unit Hình 1.4. Máy điều hoà tách không có ống gió của Daikin b. Máy điều hoà tách có ống gió  Máy điều hoà tách có ống gió thường được gọi là máy điều hoà thương nghiệp kiểu tách. Dàn lạnh được bố trí quạt ly tâm cột áp cao nên có thể lắp thêm ống gió để phân phối gió đều trong phòng rộng hoặc đưa gió đi xa phân phối cho nhiều phòng khác nhau. Máy gồm hai chủng loại: một chiều lạnh và hai chiều nóng lạnh. Dàn lạnh có chiều cao nhỏ để dẽ dàng lắp đặt trong trần giả. Chỉ cần mở một nắp bên cụm dàn nóng để sửa chữa lắp đặt làm cho diện tích lắp đặt và dịch vụ đạt tối thiểu. Ducted type indoor unit Outdoor Unit Hình 1.5. Máy điều hoà tách có ống gió của Daikin c. Máy điều hoà dàn ngưng đặt xa  Đại bộ phận các máy điều hoà tách có máy nén bố trí chung với cụm dàn nóng. Nhưng trong một số trường hợp, máy nén lại nằm trong cụm dàn lạnh. Trường hợp này gọi là máy điều hoà có dàn ngưng đặt xa (remote condenser air conditioner). Máy điều hoà dàn ngưng đặt xa cũng có chung các ưu nhược điểm của máy điều hoà tách. Tuy nhiên do đặc điểm máy nén bố trí ở cụm dàn lạnh nên độ ồn trong nhà cao. Chính vì lí do đó, máy điều hoà dàn ngưng đặt xa không thích hợp cho điều hoà tiện nghi. Chỉ nên sử dụng loại máy này cho điều hoà công nghệ hoặc thương nghiệp trong các phân xưởng hoặc cửa hàng những nơi chấp nhận được tiếng ồn của nó. a. Làm lạnh b. Sưởi ấm 1. Máy nén 2. Van đảo chiều 3. Bình chứa 4. Quạt gió lạnh 5. Phin lọc không khí 6. Van một chiều 7. Van tiết lưu 8. Phin sấy lọc 9. Vách ngăn trong nhà và ngoài trời 10. Máy phun ẩm khi cần Hình 1.6. Máy điều hoà có dàn ngưng đặt xa, 2 chiều 1.2.3. Máy điều hoà nguyên cụm  1.2.3.1. Máy điều hoà lắp mái  Đây là loại máy nguyên cụm có năng suất lạnh trung bình và lớn, chủ yếu dùng trong thương nghiệp và công nghiệp. Cụm dàn nóng và dàn lạnh được gắn liền với nhau thành một khối duy nhất. Quạt dàn lạnh là loại quạt ly tâm cột áp cao. Máy được bố trí ống phân phối gió lạnh và ống gió hồi. Ngoài khả năng lắp đặt máy trên mái bằng của phòng điều hoà còn có khả năng lắp máy ở ban công hoặc mái hiên hoặc giá chìa sau đó bố trí đường ống gió cấp và gió hồi hợp lý và đúng kỹ thuật, mỹ thuật là được. Các loại máy điều hoà lắp mái đời mới (sản xuất năm 2001) có nhiều ưu điểm hơn như : Máy nén xoắn ốc nhẹ hơn 10% và gọn hơn 30% so với máy pittông truyền thống, máy nén xoắn ốc đỡ rung và đỡ ồn hơn nhiều so với máy nén pittông truyền thống. Hình 1.7. Máy điều hoà lắp mái 1.2.3.2. Máy điều hoà nguyên cụm giải nhiệt nước Đây là loại máy mà toàn bộ máy và thiết bị lạnh như máy nén, bình ngưng, dàn bay hơi và các thiết bị khác được bố trí gọn trong một vỏ dạng tủ. Phía trên dàn bay hơi là quạt ly tâm. Do bình ngưng làm mát bằng nước nên máy thường đi kèm với tháp giải nhiệt và bơm nước. Tủ có cửa gió cấp để lắp đường ống gió phân phối và có cửa gió hồi cũng như cửa lấy gió tươi và các phin lọc trên các đường ống gió. Hình 1.8. Máy điều hoà nguyên cụm giải nhiệt nước của Carrier Loại máy này có một số ưu điểm cơ bản là: - Được sản xuất hàng loạt và lắp ráp hoàn chỉnh tại các nhà máy nên có độ tin cậy cao, tuổi thọ và mức độ tự động cao, giá thành rẻ, máy gọn nhẹ, chỉ cần nối với hệ thống nước làm mát và hệ thống ống gió nếu cần là sẵn sàng hoạt động. - Vận hành kinh tế trong điều kiện tải thay đổi. - Lắp đặt nhanh chóng, không cần thợ chuyên ngành lạnh, vận hành bảo dưỡng, vận chuyển dễ dàng. - Có cửa lấy gió tươi. - Bố trí dễ dàng cho các phân xưởng sản xuất (sợt, dệt ...) và các nhà hàng, siêu thị chấp nhận được độ ồn cao. Nếu dùng cho điều hoà tiện nghi thì phải có buồng máy cách âm và bố trí tiêu âm cho cả ống gió cấp và ống gió hồi. 1.2.4. Máy điều hoà VRV Máy điều hoà VRV (Variable Refrigerant Volume) là hệ thống điều hoà có khả năng điều chỉnh lưu lượng môi chất tuần hoàn và qua đó có thể thay đổi công suất theo phụ tải bên ngoài. Do hãng Daikin của Nhật Bản phát minh đầu tiên. Hiện nay hầu hết các hãng đã sản xuất các máy điều hoà VRV và đặt dưới tên gọi khác nhau, nhưng về mặt bản chất thì không có gì khác. Máy diều hoà VRV ra đời nhằm khắc phục nhược điểm của máy điều hoà dạng rời là độ dài đường ống dẫn gas, chênh lệch độ cao giữa dàn nóng, dàn lạnh và công suất lạnh bị hạn chế. Với máy điều hoà VRV giải nhiệt gió cho phép có thể kéo dài khoảng cách giữa dàn nóng và dàn lạnh lên đến 100 m và chênh lệch độ cao đạt 50 m. Với máy VRV II W giải nhiệt nước có thể lắp đặt cho toà nhà với bất kỳ chiều cao nào. Hình 1.9. Cấu tạo và khả năng lắp đặt của hệ thống VRV * Ưu điểm: - Một dàn nóng cho phép lắp đặt với nhiều dàn lạnh với nhiều công suất, kiểu dáng khác nhau. Tổng năng suất lạnh của các IU cho phép thay đổi trong khoảng lớn 50 đến 130% công suất lạnh của OU. - Thay đổi công suất lạnh của máy dễ dàng nhờ thay đổi lưu lượng của môi chất tuần hoàn trong hệ thống thông qua thay đổi tốc độ quay nhờ bộ biến tần. - Hệ vẫn có thể vận hành khi có một số dàn lạnh hỏng hóc hay đang sửa chữa. - Phạm vi nhiệt độ làm việc nằm trong giới hạn rộng. - Chiều dài cho phép lớn (100 m) và độ cao chênh lệch giữa OU và IU là 50 m; giữa các IU là 15 m. Đối với hệ VRV II W giải nhiệt nước có thể lắp đặt cho các toà nhà cao tới khoảng 56 tầng x 3,6 m/tầng. - Nhờ hệ thống ống nối REFNET nên dễ dàng lắp đặt đường ống và tăng độ tin cậy cho hệ thống. - Hệ thống đường ống nhỏ nên rất thích hợp cho các toà nhà cao tầng khi không gian lắp đặt bé. * Nhược điểm: - Giải nhiệt bằng gió nên hiệu quả làm việc chưa cao. - Đối với hệ VRV II W giải nhiệt bằng nước khi cần sưởi ấm mùa đông phải thông qua một bình đun nước nóng bằng điện. - Số lượng dàn lạnh bị hạn chế nên chỉ thích hợp cho các hệ thống công suất vừa. Đối các hệ thống lớn thường người ta sử dụng hệ thống water chiller hoặc điều hoà trung tâm. - Giá thành cao nhất trong các hệ thống điều hoà không khí. 1.2.5. Hệ thống điều hoà trung tâm nước Hệ thống điều hoà trung tâm nước là hệ thống sử dụng nước lạnh 7 0C để làm lạnh không khí qua các dàn trao đổi nhiệt FCU và AHU. Hệ thống điều hoà trung tâm nước chủ yếu bao gồm các bộ phận như: máy làm lạnh nước, hệ thống dẫn nước lạnh, hệ thống nước giải nhiệt, hệ thống gió tươi, gió hồi, hệ thống vận chuyển và phân phối không khí. Hệ thống tiêu âm, lọc bụi, thanh trùng và hệ thống tự động điều chỉnh nhiệt độ, độ ẩm phòng, điều chỉnh gió tươi, gió hồi, điều chỉnh năng suất lạnh, báo hiệu và bảo vệ an toàn hệ thống. Hình 1.10. Sơ đồ nguyên lý hệ thống điều hoà trung tâm nước đơn giản * Hệ thống điều hoà trung tâm nước có các ưu điểm sau: - Có vòng tuần hoàn an toàn là nước nên không sợ ngộ độc hoặc tai nạn do rò rỉ môi chất lạnh ra ngoài, vì nước hoàn toàn không độc hại. - Có thể khống chế nhiệt ẩm trong không gian điều hoà theo từng phòng riêng rẽ, ổn định và duy trì các điều kiện vi khí hậu tốt nhất. - Thích hợp cho các toà nhà như khách sạn, văn phòng với mọi chiều cao và mọi kiểu kiến trúc không phá vỡ cảnh quan. - ống nước nhỏ gọn hơn so với ống gió vì vậy tiết kiệm được nguyên vật liệu. - Có khả năng xử lý độ sạch không khí cao, đáp ứng mọi yêu cầu đề ra cả về độ sạch, bụi bẩn, tạp chất, hoá chất và mùi... - ít phải bảo dưỡng sửa chữa, năng suất lạnh gần như không bị hạn chế. Một số nhược điểm của hệ thống: - Cần phải bố trí hệ thống lấy gió tươi cho các FCU - Vấn đề cách nhiệt đường ống nước lạnh và cả khay nước ngưng khá phức tạp đặc biệt do đọng ẩm vì độ ẩm ở Việt Nam khá cao. - Lắp đặt hệ thống khó khăn - Đòi hỏi công nhân vận hành lành nghề - Cần định kỳ sửa chữa, bảo dưỡng máy lạnh và các dàn FCU. 1.2.5.1. Máy làm lạnh nước a. Máy làm lạnh nước giải nhiệt nước Máy làm lạnh nước giải nhiệt cùng hệ thống bơm thường được bố trí dưới tầng hầm hoặc tầng trệt, tháp giải nhiệt đặt trên tầng thượng. Trái lại máy làm lạnh nước giải nhiệt gió thường được đặt trên tầng thượng . Nước lạnh được làm lạnh trong bình bay hơi xuống 70C rồi được bơm nước lạnh đưa đến các dàn trao đổi nhiệt FCU hoặc AHU. ở đây nước thu nhiệt của không khí nóng trong phòng, nóng lên đến 120C và lại được bơm đẩy trở lại bình bay hơi để tái làm nước lạnh đến 70C, khép kín vòng tuần hoàn nước lạnh. Đối với hệ thống nước lạnh kín (không có dàn phun) cần thiết phải có thêm bình dãn nở để bù nước trong hệ thống dãn nở khi thay đổi nhiệt độ. Đây là bộ phận quan trọng nhất của hệ thống điều hoà trung tâm nước. Căn cứ vào chu trình lạnh có thể phân ra máy làm lạnh nước dùng máy nén cơ, dùng máy nén ejectơ hoặc máy lạnh hấp thụ. Theo môi chất phân ra máy nén R22, R134a, R123 ... Theo cách giải nhiệt ngưng tụ phân ra giải nhiệt nước hoặc gió ... Hình 1.11. Máy làm lạnh nước của hãng carrier Để tiết kiệm nước giải nhiệt người ta sử dụng nước tuần hoàn với bơm và tháp giải nhiệt nước. Việc lắp nhiều máy nén trong một cụm máy có nhiều ưu điểm: + Dễ dàng điều chỉnh năng suất lạnh theo nhiều bậc. + Trường hợp hỏng một máy vẫn có thể cho các máy khác hoạt động trong khi tiến hành sửa chữa máy hỏng. + Các máy có thể khởi động từng chiếc tránh dòng khởi động quá lớn. b. Máy làm lạnh nước giải nhiệt gió Máy làm lạnh nước giải nhiệt gió chỉ khác máy làm lạnh nước giải nhiệt nước ở dàn ngưng làm mát bằng không khí. Do khả năng trao đổi nhiệt của dàn ngưng giải nhiệt gió kém nên diện tích của dàn lớn, cồng kềnh làm cho năng suất lạnh của một tổ máy nhỏ hơn so với máy giải nhiệt nước. Máy nén thường là loại pittông, môi chất là R22, R134a, R407c. Kiểu giải nhiệt gió có ưu điểm là không cần nước làm mát nên giảm được toàn bộ hệ thống nước làm mát như bơm, đường ống và tháp giải nhiệt. Máy đặt trên mái cũng đỡ tốn diện tích sử dụng nhưng vì trao đổi nhiệt ở dàn ngưng kém nên nhiệt độ ngưng tụ cao hơn dẫn đến công nén cao hơn và điện năng tiêu thụ cao hơn cho một đơn vị lạnh so với máy làm lạnh bằng nước. Hình 1.12. Máy làm lạnh nước giải nhiệt gió của Carrier 1.2.5.2. Hệ thống nước lạnh, FCU và AHU a. Hệ thống đường ống nước lạnh Tuỳ theo cách bố trí ống nước mà phân ra hệ thống hai ống nước, hệ hồi ngược, hệ 3 ống và 4 ống. Hệ hai ống (two pipe system) gồm hai ống góp mắc song song còn các FCU mắc nối tiếp giữa hai ống. Vào mùa hè không sưởi ấm, nồi hơi không hoạt động, chỉ có vòng tuần hoàn nước lạnh hoạt động để làm lạnh phòng. Nước lạnh được bơm qua các FCU để thu nhiệt trong không gian điều hoà thải ra ngoài qua tháp giải nhiệt. Vào mùa đông chỉ có vòng tuần hoàn nước nóng hoạt động. Nước nóng được bơm từ nồi hơi đến cấp nhiệt cho các dàn để FCU để sưởi phòng. Do khó cân bằng áp suất nên người ta cải tiến hệ 2 ống thành hệ hồi ngược (reverse return system) bằng cách bố trí thêm một ống hồi ngược đảm bảo cân bằng áp suất tự nhiên trong toàn bộ các dàn vì tổng chiều dài đường ống qua các dàn là bằng nhau. Hệ 3 đường ống (three pipe system) và hệ 4 đường ống (four pipe system) nhằm mục đích sử dụng lạnh và sưởi đồng thời ở các mùa giao thời cho các khách sạn sang trọng 4, 5 sao hoặc các công trình quan trọng trong cùng một thời gian phòng này cần làm lạnh nhưng phòng kia lại cần sưởi ấm. b. FCU (Fan coil unit) FCU là các dàn trao đổi nhiệt ống xoắn có quạt, nước lạnh (hoặc nước nóng) chảy phía trong ống xoắn, không khí đi phía bên ngoài. Để tăng cường độ trao đổi nhiệt phía không khí, người ta bố trí cánh tản nhiệt bằng nhôm với bước cánh 0,8 á 3 mm. FCU có nhiều loại như: treo tường, tủ tường, đặt sàn, giấu tường, treo trần và giấu trần. Hình 1.13. Hình dáng bên ngoài các FCU c. Buồng xử lý không khí AHU (Air handling unit) Giống như FCU cũng là các dàn trao đổi nhiệt nhưng có năng suất lạnh lớn hơn để sử dụng cho các phòng ăn, sảnh, hội trường, phòng khách ... Có cửa lấy gió tươi (đây là ưu điểm so với FCU), có các bộ phận lọc khí, rửa khí, gia nhiệt để có thể điều chỉnh và khống chế chính xác nhiệt độ cũng như độ ẩm tương đối của không khí thổi vào phòng. AHU có quạt li tâm cột áp cao để có thể lắp đặt với hệ thống ống gió lớn. Một khác biệt cơ bản nữa là AHU có loại khô như FCU nhưng có loại ướt, loại có dàn phun nước lạnh trực tiếp vào không khí (còn gọi kiểu hở) để làm lạnh và rửa khí. Hình 1.14. Hình dáng bên ngoài AHU 1.2.5.3. Hệ thống nước giải nhiệt Hệ thống nước giải nhiệt gồm có tháp giải nhiệt (Cooling tower), bơm nước giải nhiệt và hệ thống đường ống nước tuần hoàn từ bình ngưng tới tháp và ngược lại. Những ưu điểm của hệ thống tháp giải nhiệt: - Tháp giải nhiệt có khả năng tiết kiệm nước cao. - Các dàn ngưng tụ kiểu ướt và dàn ngưng tụ bay hơi tỏ ra kém hiệu quả, cồng kềnh và thiếu tính sản xuất hàng loạt. - Các tổ hợp máy làm lạnh nước giải nhiệt gió rất cồng kềnh và không thể ứng dụng cho các máy lạnh công suất lớn và rất lớn do điều kiện vận hành và chuyên chở. - Tháp giải nhiệt có hiệu quả rất cao, kích thước nhỏ gọn, hình thức đẹp, độ tin cậy cao, tuổi thọ lớn do áp dụng được các tiến bộ khoa học kỹ thuật mới nhất, thích hợp với việc lắp đặt trên tầng thượng toàn nhà. Hình 1.15. Hình dáng bên ngoài của một tháp giải nhiệt Hiện nay đối với phần lớn các công trình lớn và hiện đại người ta thường sử dụng VRV hoặc hệ thống Điều hòa Trung tâm nước. Việc sử dụng hệ thống nào còn phụ thuộc vào yêu cầu của chủ đầu tư cũng như kinh phí ban đầu, phụ thuộc vào đặc điểm và mục đích sử dụng của công trình,... liên quan đến bài toán kinh tế - kỹ thuật. Chương 2. Phân tích đặc điểm công trình và chọn các thông số thiết kế 2.1. Giới thiệu công trình Công trình ”Toà nhà làm việc và văn phòng cho thuê Công ty thực phẩm Miền Bắc, đường Minh Khai - Hà Nội” là một toà nhà có kiến trúc hiện đại gồm 17 tầng cao khoảng 58 m, có diện tích mặt bằng gần 1700 m2. Công trình nằm tại nơi giao nhau giữa phố Minh Khai và phố Kim Ngưu. Gồm hai mặt tiền, một mặt hướng ra phố Kim Ngưu, một mặt hướng ra phố Minh khai thành phố Hà Nội. Công trình được xây dựng với mục đích cho thuê làm mặt bằng siêu thị và văn phòng công ty. Kiến trúc của công trình góp phần làm cho cảnh quan của phố Kim ngưu và phố Minh khai thêm hiện đại và to đẹp hơn, góp phần nâng cao văn hoá, văn minh, lịch sự của thành phố... Tầng 1 của toà nhà gồm có: Phòng 101 có diện tích 185 m2, dùng làm phòng trưng bày các sản phẩm. Phòng 102, phòng 104 là sảnh chính và sảnh phụ. Phòng 103 có diện tích 300 m2, với mục đích dùng làm siêu thị. Ngoài ra còn các phòng vệ sinh, thang máy, phòng kỹ thuật điện, nước ... Tầng 2 gồm có phòng 201 có diện tích 1135 m2, được sử dụng làm mặt bằng siêu thị. Ngoài ra còn các phòng vệ sinh, thang máy, phòng kỹ thuật điện, nước ... Tầng 3 gồm có các phòng: Phòng 301 có diên tích 300m2, có chức năng là phòng hội thảo, có kết cấu thông lên tầng 4. Phòng 302 có diện tích 125 m2 là sảnh chính của tầng. Phòng 303 có diện tích 48 m2 là phòng phục vụ. Phòng 304 là phòng họp nhỏ có diện tích 65 m2. Phòng 305 được dùng làm văn phòng công ty. có diện tích mặt sàn 388 m2. phòng 306 được dùng làm văn phòng cho thuê có diện tích 388 m2. Ngoài ra còn các phòng vệ sinh, thang máy, phòng kỹ thuật điện, nước ... Tầng 4 gồm có các phòng: Phòng 401 có diện tích 720 m2 được sử dụng làm văn phòng công ty. Phòng 402 được sử dụng làm văn phòng cho thuê có diện tích 118 m2. Ngoài ra còn các phòng vệ sinh, thang máy, phòng kỹ thuật điện, nước ... Tầng 5 gồm có các phòng: Phòng 501 có diện tích 988 m2 được sử dụng làm văn phòng công ty. Phòng 502 được sử dụng làm văn phòng cho thuê có diện tích 118 m2. Ngoài ra còn các phòng vệ sinh, thang máy, phòng kỹ thuật điện, nước ... Tầng 6 đến tầng 9 có cách bố trí phòng giống nhau. Tầng 6 gồm có các phòng: Phòng 601 có diện tích 340 m2, phòng 602 có diện tích 190 m2, phòng 603 có diện tích 383 m2, phòng 604 có diện tích 118 m2 đều được sử dụng làm văn phòng cho thuê. Ngoài ra còn các phòng vệ sinh, thang máy, phòng kỹ thuật điện, nước ... Tầng 10 gồm có các phòng: Phòng 1001 có diện tích 200 m2 được sử dụng làm nhà hàng (Restaurant). Phòng 1002 được sử dụng làm ăn phòng cho thuê có diện tích 469 m2. Ngoài ra còn các phòng vệ sinh, thang máy, phòng kỹ thuật điện, nước ... Tầng 11 đến tầng 17 có cách bố trí phòng giống nhau. Tầng 11 gồm các phòng: Phòng 1101 có diện tích 525 m2 được sử dụng với mục đích làm văn phòng cho thuê. Ngoài ra còn các phòng vệ sinh, thang máy, phòng kỹ thuật điện, nước ... Kích thước và mục đích sử dụng các phòng được trình bầy trong bảng 2.1. Bảng 2.1. Kích thước và mục đích sử dụng của các phòng Tầng Phòng Mục đích sử dụng Diện tích, m2 Chiều cao xây dựng, m 1 101 Showroom 185 4,5 102 Sảnh chính 115,5 4,5 103 Siêu thị 300 4,5 104 Sảnh phụ 101,4 4,5 2 201 Siêu thị 1135 3,9 3 301 Hội trường 340 7,8 302 Đại sảnh 125 3,9 303 Phục vụ 48 3,9 304 Phòng họp 65 3,9 305 Văn phòng 388 3,9 306 Văn phòng 118 3,9 4 401 Văn phòng 710 3,9 402 Văn phòng 118 3,9 5 501 Văn phòng 988 3,9 502 Văn phòng 118 3,9 6á9 X01 Văn phòng 340 3,9 X02 Văn phòng 190 3,9 X03 Văn phòng 383 3,9 X04 Văn phòng 118 3,9 10 1001 Restaurant 200 3,9 1002 Văn phòng 469 3,9 11á17 X01 Văn phòng 525 3,9 (với X là kí hiệu tầng, X = 6 đến 9 và X = 11 đến 17) Về kết cấu, công trình được xây dựng theo kiểu nhà khung bê tông cốt thép truyền thống. Tường bao dầy 250 mm, các phòng được ngăn bởi tường ngăn và kính màu. Trần giả được làm bằng thạch cao, khoảng cách từ trần thật đến trần giả là 0,5 m. Hệ thống thang của công trình gồm có: Thang máy và thang bộ được bố trí như trong bản vẽ. Toà nhà được xây dựng tại Hà Nội, khu vực nằm trong vùng nhiệt đới gió mùa ẩm. Vì vậy việc xây dựng hệ thống điều hoà không khí ở đây là hoàn toàn cần thiết và đòi hỏi cao về kỹ thuật. Hầu hết diện tích của toà nhà được xây dựng dùng làm văn phòng nên hệ thống điều hoà không khí ở đây cần đáp ứng điều kiện tiện nghi. Do chức năng của mặt bằng tầng 1 và tầng 2 được dùng làm siêu thị, phòng trưng bày sản phẩm. Nên tầng 1 và tầng 2 còn có thêm yêu cầu về bảo quản chất lượng sản phẩm. Hệ thống điều hoà không khí thiết kế cho công trình cần phục vụ cho toàn bộ diện tích từ tầng 1 đến tầng 17 của các phòng đã nêu trên. Không thiết kế điều hoà cho: Nhà kho siêu thị, hành lang, khu vệ sinh, thang máy. Hệ thống điều hoà không khí ở đây cần đáp ứng các chỉ tiêu cơ bản sau : - Đảm bảo các thông số của không khí trong phòng, nhiệt độ, độ ẩm, độ sạch theo tiêu chuẩn Việt Nam về thông gió và điều hoà không khí. - Lượng không khí tươi cần đảm bảo mức tối thiểu là 20 m3/h cho một người. - Không khí tuần hoàn trong nhà phải được thông thoáng hợp lí, bố trí các quạt thải trên nóc, tránh hiện tượng không khí từ các khu vệ sinh lan ra các khu hành lang vào phòng. - Thiết kế hệ thống điều hoà đảm bảo chênh lệch nhiệt độ trong và ngoài tránh gây lên hiện tượng sốc nhiệt. - Các thiết bị của hệ thống cần đảm bảo mỹ quan cho công trình . - Đảm bảo hệ thống vận hành đơn giản, có độ tin cậy cao. 2.2. Chọn các thông số thiết kế 2.2.1. Chọn cấp điều hoà * Theo mức độ tin cậy và kinh tế, điều hoà không khí được chia làm 3 cấp như sau: - Hệ thống cấp 1: Duy trì các thông số trong nhà ở mọi phạm vi biến thiên nhiệt ẩm ngoài trời cả về mùa hè (cực đại) và mùa đông (cực tiểu). Hệ thống cấp 1 có độ tin cậy cao nhưng đắt tiền nên chỉ sử dụng trong các trường hợp tối quan trọng, đòi hỏi chế độ nhiệt độ nghiêm ngặt và độ tin cậy cao như: Lăng Chủ tịch Hồ Chí Minh, các xưởng sản xuất linh kiện điện tử quang học hay các phân xưởng sản xuất thuốc và các dược liệu đặc biệt. - Hệ thống cấp 2: Duy trì các thông số trong nhà ở một phạm vi cho phép với độ sai lệch không quá 200 giờ một năm. Khi có biến thiên nhiệt ẩm ngoài trời cực đại hoặc cực tiểu. Các công trình ít quan trọng hơn như khách sạn 5 sao, bệnh viện quan hệ quốc tế ... thì chọn hệ thống điều hoà không khí cấp 2. - Hệ thống điều hoà cấp 3: Duy trì các thông số trong nhà ở một phạm vi cho phép với độ sai lệch không quá 400 giờ một năm. Hệ thống điều hoà không khí cấp 3 tuy có độ tin cậy không cao nhưng rẻ tiền nên thường được sử dụng trong các công trình dân dụng, nơi công cộng như rạp hát, thư viện, hội trường, siêu thị, văn phòng cho thuê ... nên không đòi hỏi nghiêm ngặt về chế độ nhiệt ẩm * Cấp điều hoà không khí được chọn theo các yêu cầu chính sau: - Yêu cầu về sự quan trọng của điều hoà không khí với công trình. - Yêu cầu của chủ đầu tư. - Khả năng vốn đầu tư ban đầu. Qua phân tích đặc điểm của công trình: “Văn phòng cho thuê công ty Thực phẩm miền Bắc - đường Minh Khai - Hà Nội” nhận thấy: Đây là công trình mang tính công cộng, không đòi hỏi nghiêm ngặt về chế độ nhiệt ẩm, các phòng (siêu thị, văn phòng cho thuê ...) luôn có mật độ người qua lại đông nên việc duy trì chính xác các thông số nhiệt ẩm trong nhà với mọi phạm vi nhiệt độ ngoài trời là rất khó và sẽ trở lên lãng phí nếu sử dụng hệ thống điều hoà cấp 1 hoặc hệ thống điều hoà cấp 2. Với quy mô và mục đích sử dụng công trình là văn phòng cho thuê và siêu thị thì chi phí đầu tư, lắp đặt và vận hành hệ thống điều hoà không khí ở đây chắc chắn sẽ không lớn. Do vậy hệ thống điều hoà không khí cấp 3 được chọn sử dụng cho công trình. 2.2.2. Chọn thông số tính toán 2.2.2.1. Thông số tính toán ngoài trời Thông số tính toán ngoài trời được chọn theo cấp của hệ thống điều hoà không khí. Theo tiêu chuẩn Việt Nam 5687-1992 và bảng 1.7 [1], với hệ thống điều hoà không khí cấp 3 - mùa hè, công trình đặt tại Hà Nội chọn thông số ngoài trời như sau: Nhiệt độ ngoài trời: = 32,80C. Độ ẩm tương đối: jN = 66%. Tra đồ thị I- d được các thông số entanpi và độ chứa ẩm của không khí ngoài nhà. IN = 85,3 (kJ/kg). dN = 20,7 (g ẩm/kg). 2.2.2.2. Thông số tính toán trong nhà Thông số tính toán trong nhà của không khí được chọn theo yêu cầu tiện nghi của con người.Theo bảng 1.1 [1], thông số vi khí hậu tối thích ứng với các trạng thái lao động (phụ lục 1- TCVN 5687- 1992). Chọn thông số tính toán trong nhà: tT = 25 0C. jT = 60 %. Tra đồ thị I- d được các thông số entanpi và độ chứa ẩm của không khí trong nhà. IT = 55,3 (kJ/kg). dT = 11,9 (g ẩm/kg). Bảng 2.2. Thông số tính toán của không khí trong nhà và ngoài trời Không gian Thông số Nhiệt độ, Độ ẩm, % Entanpy, kJ/kg Độ chứa ẩm, g ẩm/kg kkk Trong nhà 25,0 60 55,3 11,9 Ngoài nhà 32,8 66 85,3 20,7 chương 3. Tính cân bằng nhiệt ẩm Xét một hệ nhiệt động bất kỳ, hệ luôn chịu tác động của các nguồn nhiệt bên ngoài và bên trong. Các tác động đó gọi là các nhiễu loạn về nhiệt, Gồm hai thành phần sau. Nhiệt toả từ các nguồn nhiệt bên trong hệ gọi là các nguồn nhiệt toả SQtoả. Nhiệt truyền qua kết cấu bao che gọi là nguồn nhiệt thẩm thấu SQtt. Tổng hợp hai thành phần này gọi là nhiệt thừa QT : QT = SQtoả + SQtt Trong hệ luôn có các nhiễu loạn về ẩm sau : ẩm toả từ các nguồn nhiệt bên trong hệ SWtoả. ẩm thẩm thấu qua kết cấu bao che SWtt. Tổng hai thành phần này gọi là ẩm thừa: WT = SWtoả + SWtt Hiện nay có rất nhiều phương pháp tính toán cân bằng nhiệt ẩm khác nhau nhưng có hai phương pháp thường dùng là phương pháp truyền thống và phương pháp Carrier. Phần tính toán cân bằng nhiệt ẩm ở đây được thực hiện theo phương pháp truyền thống. 3.1. Tính cân bằng nhiệt Phương trình cân bằng nhiệt Qt = Qtoả + Qtt , W Trong đó: Qt - Nhiệt thừa trong nhà, W Qtoả- Nhiệt toả ra trong phòng, W Qtoả = Q1 + Q2 + Q3 + Q4 + Q5 + Q6 + Q7 + Q8 = , W Qtt - Nhiệt thẩm thấu từ ngoài vào qua kết cấu bao che do chênh lệch nhiệt độ,W Qtt = Q9 + Q10 + Q11 + Qbs , W Trong đó các thành phần nhiệt thừa được tính như sau: 3.1.1. Nhiệt toả ra từ máy móc Q1 Nhiệt toả ra từ máy móc được xác định theo công thức 3.12 [1]. Q1 = S Nđc. Ktt. Kđc. , W Trong đó: Nđc - Công suất động cơ lắp đặt của máy, W Ktt - Hệ số phụ tải Kđt - Hệ số đồng thời KT - Hệ số thải nhiệt h - Hiệu suất làm việc thực của động cơ Nhiệt do máy móc toả ra bao gồm nhiệt toả ra từ thiết bị dẫn động bằng động cơ điện và nhiệt toả từ thiết bị điện. Đối với các thiết bị điện phát ra nhiệt hiện thì lượng nhiệt toả ra bằng chính công suất ghi trên thiết bị. * Tầng 1 + Phòng 101: Phòng Showroom trưng bày các sản phẩm (Tivi, tủ lạnh, máy giặt ...). Trong phòng chỉ sử dụng các thiết bị điện nên chỉ có nhiệt toả ra do thiết bị điện, không có nhiệt toả từ thiết bị dẫn động bằng động cơ điện. Trong phòng bố trí: 10 tivi hoạt động, 5 máy tính, 2 máy in, 1 máy copy. Q1 = 10.Ntivi + 5.Nmáy tính + 2.Nmáy in + Ncopy, W = 10.100 + 5.300 + 2.200 + 300 = 3200, W Với: Công suất của tivi: Ntivi = 100, W Công suất của máy tính: Nmáytính = 300, W Công suất của máy in: Nmáyin = 200, W Công suất của máy copy: Ncopy = 300, W + Phòng 102: Sảnh chính. Bố trí 1 tivi, 1 máy tính ở đây nên ta có: Q1 = 100 + 300 = 400, W + Phòng 103: Siêu thị. Bố trí 5 máy tính, 5 máy in ở các cửa thanh toán tiền và 2 tivi quan sát: Q1 = 5.300 + 5.200 + 2.100= 2700, W + Phòng 104: Sảnh phụ. Bố trí giống như phòng 102: Q1 = 400, W * Tầng 2 + Phòng 201: Siêu thị- diện tích 1135 m2. Bố trí 10 cửa thanh toán tiền gồm 10 máy tính, 10 máy in và 4 tivi quan sát. Siêu thị có 3 tủ bảo quản đông lạnh, nhiệt toả ra bằng công suất nhiệt toả ra ở bình ngưng. Ta lấy giá trị trung bình cho mỗi tủ là Ntb = 3000, W. Siêu thị có 2 tủ bảo quản lạnh cho các sản phẩm: Sữa chua, kem hộp ... có công suất nhiệt toả ra là: N = 2000, W/1tủ. Q1 = 10.300 + 10.200 + 4.100 + 3.2000 + 2.2000 = 15400, W Theo công suất các loại máy đã chọn ở trên lập được bảng công suất nhiệt toả ra cho các phòng từ tầng 3 đến tầng 17 được thể hiện trong bảng 3.1a. Bảng 3.1a. Nhiệt do máy móc toả ra Q1 Tầng Phòng Số máy tính Số máy in Số máy copy Máy ti vi Q1, W 3 301 10 1 1 1 3600 302 1 0 0 1 400 303 0 0 0 1 100 304 2 1 1 0 1100 305 30 10 5 0 12500 306 10 5 2 0 4600 4 401 50 20 10 0 22000 402 10 5 2 0 4600 5 501 60 20 10 0 25000 502 10 5 2 0 4600 6á9 601 30 10 5 0 12500 602 15 7 4 0 7100 603 30 10 5 0 12500 604 30 10 5 0 12500 10 1001 0 0 0 1 100 1002 30 10 5 0 12500 11á17 1101 30 10 5 0 12500 (với X là kí hiệu tầng, X = 6 đến 9 và X = 11 đến 17). Bảng tổng hợp kết quả tính nhiệt do máy móc toả ra được thể hiện trong bảng 3.1b sau: Bảng 3.1b. Tổng hợp kết quả tính nhiệt do máy móc toả ra Q1 Tầng Phòng Q1, W Tầng Phòng Q1, W 1 101 3200 4 401 22000 102 400 402 4600 103 2700 5 501 25000 104 400 502 4600 2 201 15400 6á9 X01 12500 3 301 3600 X02 7100 302 400 X03 12500 303 100 X04 12500 304 1100 10 1001 100 305 12500 1002 12500 306 4600 11á17 X01 12500 (với X là kí hiệu tầng, X = 6 đến 9 và X = 11 đến 17). 3.1.2. Nhiệt toả ra từ đèn chiếu sáng Q2 Nhiệt toả ra từ đèn chiếu sáng được xác định theo công thức 3.13 [1]. Q2 = Ncs, W Ncs: Tổng công suất của tất cả các đèn chiếu sáng, W Đối với phòng làm việc, phân xưởng sản xuất, khách sạn, văn phòng ... tính công suất chiếu sáng theo m2 sàn. Vì vậy để tính nhiệt toả ra từ đèn chiếu sáng ta phải tính được diện tích mặt sàn và công suất chiếu sáng (W/m2). Công suất chiếu sáng được chọn theo bảng 3.2 [2]. Ví dụ tính toán cho các phòng 101 và phòng 201. * Phòng 101: Phòng có diện tích 185 m2, chức năng làm phòng trưng bầy sản phẩm. Theo bảng 3.2 [2], chọn công suất chiếu sáng theo m2 sàn bằng 12 W/m2. Vậy nhiệt toả ra do đèn chiếu sáng của phòng 101 là: Q2 = 185. 12 = 2220, W * Phòng 201: Phòng có diện tích 1135 m2, chức năng làm siêu thị. Theo bảng 3.2 [2], chọn công suất chiếu sáng theo m2 sàn bằng 36 W/m2. Vậy nhiệt toả ra do đèn chiếu sáng của phòng 101 là: Q2 = 1135. 36 = 40860, W Kết quả tính toán nhiệt toả ra từ đèn chiếu sáng được thể hiện trong bảng 3.2 sau: Bảng 3.2. Bảng tính nhiệt toả ra do đèn chiếu sáng Q2 Tầng Phòng Chức năng Công suất chiếu sáng,W/m2 Diện tích F, m Q2, W 1 101 Showroom 12 185 2220 102 Sảnh chính 12 115,5 1386 103 Siêu thị 36 300 10800 104 Sảnh phụ 12 101,4 1216,8 2 201 Siêu thị 36 1135 40860 3 301 Hội trường 24 340 8160 302 Đại sảnh 12 125 1500 303 Phục vụ 12 48 576 304 Phòng họp 12 65 780 305 Văn phòng 12 388 4656 306 Văn phòng 12 118 1416 4 401 Văn phòng 12 710 8520 402 Văn phòng 12 118 1416 5 501 Văn phòng 12 988 11856 502 Văn phòng 12 118 1416 6á9 X01 Văn phòng 12 340 4080 X02 Văn phòng 12 190 2280 X03 Văn phòng 12 383 4596 X04 Văn phòng 12 118 1416 10 1001 Restaurant 12 200 2400 1002 Văn phòng 12 469 5628 11á17 X01 Văn phòng 12 525 6300 (với X là kí hiệu tầng, X = 6 đến 9 và X = 11 đến 17). 3.1.3. Nhiệt toả từ người Q3 Nhiệt toả từ người được tính theo công thức 3.15 [1]. Q3 = n. q , W q - Nhiệt toả từ một người, W/người n - Số người Theo bảng 4.18 [1], ta lấy giá trị q = 130 W/người làm giá trị chung để tính Q3. Đối với siêu thị ta lấy q = 160 W/người để tính. Theo bảng 3.2 [1] và bảng 3.2 [2] ta chọn được mật độ người trên một m2 sàn như trong bảng tính sau. Ví dụ tính toán cho hai phòng: Phòng 101 và phòng 103. + Phòng 101: Phòng 101: Phòng trưng bầy sản phẩm có diện tích là 185 m2. Tra bảng 3.2 [1], chọn mật độ người là 10 m2/người. Vậy số người trong phòng là 19 người. Theo bảng 4.18 [1], chọn nhiệt toả từ một người cho phòng có người hoạt động nhẹ là 130 W/người. Vậy nhiệt toả từ người ở phòng 101 là: Q = 19. 130 = 2470, W. + Phòng 103: Phòng 103: Phòng bán hàng (siêu thị) có diện tích là 300 m2. Tra bảng 3.2 [2], chọn mật độ người là 4 m2/người. Vậy số người trong phòng là 75 người. Theo bảng 4.18 [1], chọn nhiệt toả từ một người cho phòng có mức độ hoạt động như ở cửa hàng là 160 W/người. Vậy nhiệt toả từ người ở phòng 101 là: Q = 75. 160 = 12000, W. Kết quả tính nhiệt do người toả ra cho các phòng khác được thể hiện trong bảng 3.3 sau: Bảng 3.3. Nhiệt toả từ người Q3 Tầng Phòng Chức năng Mật độ người,m2/người Diện tích F, m2 Số người Q3 , W 1 101 Showroom 10 185 19 2470 102 Sảnh chính 10 115,5 12 1560 103 Siêu thị 4 300 75 12000 104 Sảnh phụ 10 101,4 10 1300 2 201 Siêu thị 4 1135 284 45440 3 301 Hội trường 6 340 57 7410 302 Đại sảnh 10 125 13 1690 303 Phục vụ 6 48 8 1040 304 Phòng họp 6 65 11 1430 305 Văn phòng 10 388 39 5070 306 Văn phòng 10 118 12 1560 4 401 Văn phòng 10 710 71 9230 402 Văn phòng 10 118 12 1560 5 501 Văn phòng 10 988 99 12870 502 Văn phòng 10 118 12 1560 6á9 X01 Văn phòng 10 340 34 4420 x02 Văn phòng 10 190 19 2470 X03 Văn phòng 10 383 38 4940 X04 Văn phòng 10 118 12 1560 10 1001 Restaurant 6 200 33 4290 1002 Văn phòng 10 469 47 6110 11á17 X01 Văn phòng 10 525 53 6890 (với X là kí hiệu tầng, X = 6 đến 9 và X = 11 đến 17). 3.1.4. Nhiệt toả ra từ bán thành phẩm Q4 Nhiệt toả ra từ bán thành phẩm được xác định theo công thức 3.16 [1]. Q4 = G4. Cp. (t2 - t1) + W4. r , W G4 - Khối lượng bán thành phẩm đưa vào, kg/s Gp - Nhiệt dung riêng của bán thành phẩm, kJ/kgK t1, t2 - Nhiệt độ vào và ra của bán thành phẩm W4 - Lượng ẩm toả ra của bán thành phẩ r4 - Nhiệt ẩm hoá hơi của nước Do lượng nhiệt này chỉ có trong các xí nghiệp, nhà máy, ở đó trong không gian điều hoà thường xuyên và liên tục có đưa vào và đưa ra các sản phẩm có nhiệt độ cao hơn nhiệt độ phòng. Vậy trong trường hợp này ta coi nhiệt toả ra từ bán thành phẩm bằng không. Q4 = 0 , W 3.1.5. Nhiệt toả từ thiết bị trao đổi nhiệt Q5 Lượng nhiệt này được xác định theo công thức 3.17 [1]. Q5 = atb. Ftb(ttb - tT) , W atb - Hệ số toả nhiệt do đối lưu và bức xạ từ cách vách thiết bị trao đổi nhiệt, Wm2/K, lấy gần đúng bằng 10 Wm2/K Ftb - Diện tích bề mặt thiết bị trao đổi nhiệt, m2 ttb - tT: Hiệu nhiệt độ bề mặt thiết bị và nhiệt độ phòng, K Do không gian điều hoà không có các thiết bị trao đổi nhiệt, các đường ống dẫn môi chất có nhiệt độ làm việc khác với nhiệt độ không gian điều hoà nên nhiệt toả ra từ thiết bị trao đổi nhiệt trong trường hợp này bằng không. Q5 = 0, W 3.1.6. Nhiệt toả ra do bức xạ mặt trời qua kính Q6 Nhiệt toả ra do bức xạ mặt trời qua kính phụ thuộc vào rất nhiều yếu tố khác nhau như: Trực xạ hoặc tán xạ bầu trời, sương mù, bụi khói và mây Cường độ bức xạ mặt trời tại địa phương Thời gian quan sát để tính toán (góc làm bởi trực xạ và mắt kính) Kiểu cửa sổ, vật liệu làm cửa sổ, trạng thái đóng hoặc mở Vật liệu làm kính và các lớp phủ chống nắng Diện tích kính, độ dầy kính và các tính chất khác của kính Ô văng che nắng ... Ta xác định Q6 theo công thức 3.18 [1]. Q6 = Isđ. Fk.t1.t2.t3.t4 , W Trong đó: Isđ - Cường độ bức xạ lên mặt đứng, phụ thuộc hướng địa lí, W/m2 Fk - Diện tích cửa kính chịu bức xạ tại thời điểm tính toán, m2 t1, t2, t3, t4 - Các hệ số trong suất, bám bẩn, khúc xạ, tán xạ do che nắng của kính. Theo bảng 3.3 [1], ta chọn Isđ = 569 W/m2 làm giá tại chung để tính. Vì qua bản vẽ thiết kế công trình ta nhận thấy cường độ bức xạ mặt trời qua kính theo hướng Đông là lớn nhất (do Fkính lớn nhất). Do kết cấu kính của toà nhà chỉ có ở 2 hướng (Đông - Tây) mà diện tích kính hướng tây nhỏ hơn nhiều so với diện tích kính hướng đông. Khi tính diện tích kính chịu bức xạ ta coi toà nhà đặt cạnh một toà nhà khác (chịu bức xạ do tán xạ của các toà nhà xung quanh) thì diện tích kính chịu bức xạ ở đây ta tính bằng diện tích kính hướng đông cộng diện tích kính hướng tây. Hệ số t1, t2, t3, t4: + Tầng 1: chọn t1 = 1: Hệ số trong suốt của kính, cửa mở. t2 = 1: Hệ số bám bẩn, cửa mở. t3 = 0,79: Hệ số khúc xạ, cửa kính một lớp khung kim loại. t4 = 0,05: Hệ số tán xạ do che nắng, sơn trắng trên kính. Vậy t = t1. t2. t3. t4 = 0,2765. + Tầng 2á17: chọn t1 = 0,9: Hệ số trong suốt của kính, kính 1 lớp. t2 = 0,8: Hệ số bám bẩn, cửa kính một lớp đặt đứng. t3 = 0,79: Hệ số khúc xạ, cửa kính một lớp khung kim loại. t4 = 0,6: Hệ số tán xạ do che nắng, rèn che trong. Vậy t = t1. t2. t3. t4 = 0,34128. Kết quả tính toán nhiệt bức xạ qua kính được thể hiện theo bảng 3.4 sau: Bảng 3.4. Nhiệt toả ra do bức xạ mặt trời qua kính Q6 Tầng Phòng Diện tíchkính, Fkính, m2. Hệ số t Q6, W 1 101 54,4 0,2715 8404 102 33,75 0,2715 5214 103 101,25 0,2715 15641 104 33,75 0,2715 5214 2 201 280 0,34128 54373 3 301 170,28 0,34128 33066 302 8,5 0,34128 1651 303 24,75 0,34128 4806 304 24,75 0,34128 4806 305 99 0,34128 19225 306 37,125 0,34128 7209 4 401 150,579 0,34128 29241 402 37,125 0,34128 7209 5 501 237 0,34128 46023 502 37,125 0,34128 7209 6á9 X01 85,1367 0,34128 16533 X02 52,8 0,34128 10253 X03 102,3 0,34128 19865 X04 31,35 0,34128 6088 10 1001 42,5 0,34128 8253 1002 151,8 0,34128 29478 11á17 X01 176,55 0,34128 34284 (với X là kí hiệu tầng, X = 6 đến 9 và X = 11 đến 17). Tổng lượng nhiệt do bức xạ mặt trời qua kính là: Q6 = 737966 W 3.1.7. Nhiệt toả do bức xạ mặt trời qua bao che Q7 Thành phần nhiệt này toả vào phòng do bức xạ mặt trời làm cho kết cấu bao che nóng lên hơn mức bình thường, ở đây chủ yếu tính cho mái. Nhiệt truyền qua mái do bức xạ mặt trời tính theo công thức 3.20 [1]. Q7 = 0,055. k. F. es. Is , W Trong đó: Is - Cường độ bức xạ mặt trời theo mặt nằm ngang. Theo bảng 3.3 [1], chọn Is = 928 W/m2 F - Diện tích nhận bức xạ của kết cấu bao che, m2 Ta chỉ tính cho phòng 1001, và phòng 1701 với: F1001 = 200 m2; F1701 = 525 m2. k - Hệ số truyền nhiệt qua kết cấu bao che Với: + aT = 10 W/m2K : Hệ số toả nhiệt phía ngoài nhà. + aN = 20 W/m2K : Hệ số toả nhiệt phía ngoài nhà. + Chọn kết cấu của mái Bitum Cách nhiệt Vữa ximăng Bê tông Không khí Trần giả Hình 3.1. Kết cấu của mái Tra bảng 4.11[1], ta được hệ số dẫn nhiệt của các loại vật liệu theo bảng sau: Vật liệu Chiều dầy, m Hệ số dẫn nhiệtW/mK Bitum 0,003 0,17 Gạch chống nóng 0,15 0,52 vữa ximăng 0,03 0,93 Bêtông 0,2 1,55 Không khí 0,5 ? Thạch cao 0,03 0,41 Xét quá trình truyền nhiệt qua lớp không khí của trần giả: Do lớp không khí nằm trong khe hẹp nằm ngang thì quá trình trao đổi nhiệt phụ thuộc vào vị trí tương đối giữa bề mặt nóng và lạnh. Nếu bề mặt nóng đặt trên bề mặt lạnh thì đối lưu tự nhiên không xuất hiện bởi vì lớp không khí nóng ở phía trên lớp không khí lạnh. Còn nếu bề mặt nóng ở phía dưới bề mặt lạnh sẽ xuất hiện dòng đối lưu tự nhiên. ở đây ta xét dòng nhiệt truyền từ trên xuống, vách nóng ở phía trên, vách lạnh ở phía dưới. Nên trong trường hợp này quá trình truyền nhiệt trong khe hẹp nằm ngang của lớp không khí không có truyền nhiệt bằng đối lưu tự nhiên mà chỉ có truyền nhiệt do dẫn nhiệt đơn thuần. Theo bảng 3.13 [3], chọn nhiệt trở của không khí Rkk = 0,189 m2.0C/W (ứng với độ chênh nhiệt độ trên hai bề mặt của lớp không khí là 100C). Vậy : k = =1,1 W/m2K es - Hệ số hấp thụ bức xạ mặt trời của vật liệu kết cấu bao che. Tra bảng 4.10 [1], vật liệu là giấy dầu lợp nhà để thô được es = 0,8. + Phòng 1001: Restaurant. Q7 = 0,055. 1,1. 200. 0,8. 928 =8990 ,W. + Phòng 1701: Văn phòng cho thuê. Q7 = 0,055. 1,1. 525. 0,8. 928 = 23598,5 W 3.1.8. Nhiệt toả do rò lọt không khí qua cửa Q8 Nhiệt toả do rò lọt không khí được xác định theo công thức 3.22 [1]. Q8 = G8. (IN - IT) , W Trong đó: IN, IT - Entanpy của không khí ngoài nhà và trong nhà, J/kg. Có: IN - IT = 85,3.103 - 55,3.103 = 30.103 J/kg. G8 - Lượng không khí rò lọt qua cửa mở hoặc khe cửa, kg/s. Lượng không khí rò lọt G8 được tính toán theo công thức 2.21 [3], như sau: G8 = 1,2. x. Vf/ 3600 , kg/s. Với: Vf - Thể tích của không gian cần điều hoà, m3 x - Hệ số lọt không khí vào phòng mỗi giờ, 1/h. Xác định theo bảng 2.3 [3]. Kết quả tính nhiệt toả do rò lọt không khí được thể hiện trong bảng 3.5 như sau: Bảng 3.5. Nhiệt toả do rò lọt không khí qua cửa Q8 Tầng Phòng Thể tích phòng Vf , m3 Hệ số x, 1/h G8 , kg/s Q8 , W 1 101 740 0,6 0,148 4440 102 462 0,7 0,1078 3234 103 1200 0,55 0,22 6600 104 405,6 0,7 0,09464 2839,2 2 201 3859 0,35 0,4502167 13506,5 3 301 2482 0,4 0,3309333 9928 302 425 0,7 0,0991667 2975 303 163,2 0,7 0,03808 1142,4 304 221 0,7 0,0515667 1547 305 1319,2 0,52 0,2286613 6859,8 306 401,2 0,7 0,0936133 2808,4 4 401 2414 0,4 0,3218667 9656 402 401,2 0,7 0,0936133 2808,4 5 501 3359,2 0,35 0,3919067 11757,2 502 401,2 0,7 0,0936133 2808,4 6á9 X01 1156 0,55 0,2119333 6358 X02 646 0,6 0,1292 3876 X03 1302,2 0,52 0,2257147 6771,4 X04 401,2 0,7 0,0936133 2808,4 10 1001 680 0,6 0,136 4080 1002 1594,6 0,5 0,2657667 7973 11á17 X01 1785 0,47 0,27965 8389,5 Tổng nhiệt toả do rò lọt không khí qua cửa là: Q8 = 232945 W 3.1.9. Nhiệt thẩm thấu qua vách Q9 Nhiệt thẩm thấu qua kết cấu bao che do chênh lệch nhiệt độ bên ngoài và bên trong nhà được tính theo công thức 3.23 [1]. Q9 = ki. Fi. Dti , W Trong đó : ki  - Hệ số truyền nhiệt qua kết cấu bao che thứ i, W/m2K  Theo công thức 3.24 [1]. ki = , W/m2K Trong đó : aN - Hệ số toả nhiệt phía ngoài nhà, W/m2K aT - Hệ số toả nhiệt phía trong nhà, W/m2K di (m), li (W/m2K) - Chiều dầy và hệ số dẫn nhiệt của các lớp vật liệu. Chọn vách ngăn bằng kính 1 lớp có k = 6,12 W/m2K. Theo bảng 3.4 [1]. Tường bao ngoài có kết cấu như sau : Vữa ximăng Gạch Vữa ximăng Hình 3.2. Kết cấu của tường bao Tra bảng 4.11 [1], ta có hệ số dẫn nhiệt của các lớp vật liệu như sau: Vật liệu Chiều dầy,m Hê số dẫn nhiệt, W/m2K Vữa trát ximăng 0,01 0,93 Lớp tường gạch 0,2 0,58 Vậy: ktường ngoài = = 1,94 W/m2K Với: aN = 10 W/m2K : Hệ số toả nhiệt phía trong nhà aT = 20 W/m2K : Hệ số toả nhiệt phía ngoài nhà Tường ngăn trong có kết cấu giống như tường bao: Tra bảng 4.11 [1], ta có hệ số dẫn nhiệt của các lớp vật liệu như sau: Vật liệu Chiều dầy,m Hệ số dẫn nhiệt, W/m2K Vữa trát ximăng 0,01 0,93 Lớp tường gạch 0,1 0,58 Vậy: ktường ngăn = = 2,538 W/m2K Với : aN = aT = 10 W/m2K : Hệ số toả nhiệt phía trong và phía ngoài nhà (Do vách ngoài và vách trong đều nằm bên trong toà nhà). Fi  - Diện tích bề mặt kết cấu bao che thứ i, m2. (Kết quả tính như trong bảng) Dti - Hiệu nhiệt độ trong và ngoài nhà của kết cấu bao che thứ i, K Vách ngoài: Dti = tN - tT = 7,8 K Vách trong: Dti = 0,7(tN - tT ) = 5,46 K Nhiệt thẩm thấu qua kết cấu bao che được tính theo bảng 3.6 như sau: Bảng 3.6. Nhiệt thẩm thấu qua kết cấu bao che Q9 Tầng Phòng Loại vách Diện tích F,m2 Dti, K ki, K Qi, W Qphòng, W 1 101 Tường ngoài 69,3 7,8 1,94 1048,65 6242,33 Kính ngoài 108,8 7,8 6,12 5193,68 102 Kính ngoài 47,5 7,8 6,12 2267,46 2481,32 Vách kính 6,4 5,46 6,12 213,86 103 Tường ngoài 67,5 7,8 1,94 1021,41 6625,16 Kính ngoài 101,25 7,8 6,12 4833,27 Vách tường 55,6 5,46 2,538 770,48 104 Kính ngoài 47,25 7,8 6,12 2255,53 3074,68 Vách tường 43,68 5,46 2,538 605,29 Vách kính 6,4 5,46 6,12 213,86 2 201 Kính ngoài 345,7 7,8 6,12 16502,34 20697,89 Tường ngoài 76,05 7,8 1,94 1150,79 Vách kính 48,96 5,46 6,12 1636,01 Vách tường 101,66 5,46 2,538 1408,75 3 301 Kính ngoài 322,26 7,8 6,12 15383,4 16846,97 Tường ngoài 96,72 7,8 1,94 1463,57 302 Kính ngoài 11,7 7,8 6,12 558,51 1014,96 Vách kính 13,66 5,46 6,12 456,45 303 Kính ngoài 30,264 7,8 6,12 1444,68 1444,68 304 Kính ngoài 32,65 7,8 6,12 1558,58 1558,58 305 Kính ngoài 119,03 7,8 6,12 5682,02 6939 Tường ngoài 31,2 7,8 1,94 472,12 Vách kính 5,44 5,46 6,12 181,78 Vách tường 43,52 5,46 2,538 603,08 306 Kính ngoài 44,85 7,8 6,12 2140,96 3627,64 Tường ngoài 45,63 7,8 1,94 690,47 Vách kính 5,44 5,46 6,12 181,78 Vách tường 45,56 5,46 2,47 614,43 4 401 Kính ngoài 179,56 7,8 6,12 8571,48 10853,02 Tường ngoài 31,2 7,8 1,94 472,12 Vách kính 16,32 5,46 6,12 545,34 Vách tường 91,22 5,46 2,538 1264,08 402 Giống phòng 306 3627,64 Tầng Phòng Loại vách Diện tích F,m2 Dti, K ki, K Qi, W Qphòng, W 5 501 Kính ngoài 345,69 7,8 6,12 16501,86 19372,45 Tường ngoài 79,56 7,8 1,94 1203,9 Vách kính 16,32 5,46 6,12 545,34 Vách tường 80,92 5,46 2,538 1121,35 502 Giống phòng 306 3627,64 6á9 X01 Kính ngoài 166,13 7,8 6,12 7930,38 9192,59 Tường ngoài 48,36 7,8 1,94 731,78 Vách kính 5,44 5,46 6,12 181,78 Vách tường 25,16 5,46 2,538 348,65 X02 Kính ngoài 60,53 7,8 6,12 2889,46 3732,24 Vách kính 5,44 5,46 6,12 181,78 Vách tường 47,7 5,46 2,538 661 X03 Kính ngoài 119,03 7,8 6,12 5682,02 7215,01 Tường ngoài 31,2 7,8 1,94 472,12 Vách kính 10,88 5,46 6,12 363,56 Vách tường 50,32 5,46 2,538 697,31 X04 Giống phòng 306 3627,64 10 1001 Kính ngoài 106,04 7,8 6,12 5061,93 7327,4 Tường ngoài 114,66 7,8 1,94 1735,04 Vách kính 5,44 5,46 6,12 181,78 Vách tường 25,16 5,46 2,538 348,65 1002 Kính ngoài 179,56 7,8 6,12 8571,48 12386,34 Tường ngoài 104,91 7,8 1,94 1587,5 Vách kính 16,32 5,46 6,12 545,34 Vách tường 121,38 5,46 2,538 1682,02 11á17 X01 Kính ngoài 243,9 7,8 6,12 11642,81 14041,41 Tường ngoài 103,35 7,8 1,94 1563,89 Vách kính 10,88 5,46 6,12 363,56 Vách tường 34 5,46 2,538 471,15 (với X là kí hiệu tầng, X = 6 đến 9 và X = 11 đến 17). 3.1.10. Nhiệt thẩm thấu qua trần Q10  Nhiệt thẩm thấu qua trần được xác định giống như nhiệt thẩm thấu qua vách theo công thức sau : Q10 = k10. F10. Dt10, W Trong đó : k10 = 1,1 W/m2K : Hệ số truyền nhiệt của trần F10 : Diện tích của trần có chênh nhiệt độ, m2 Do một phần diện tích trần của các phòng 901, phòng 902, phòng 903 tầng 9 và trần của các phòng 1001, phòng 1701 tiếp xúc trực tiếp với không khí ngoài trời, còn trần của các phòng khác tiếp xúc với không hian điều hoà. Nên ở đây ta chỉ tính nhiệt thẩm thấu qua trần cho các phòng 901, phòng 902, phòng 903, phòng 1001, phòng 1701. phòng 901 có F10 = 173,3 m2 phòng 902 có F10 = 133 m2 phòng 903 có F 10 = 117 m2 - Phòng 1001 có F10 = 200 m2 - Phòng 1701 có F10 = 525 m2 Dt10: Hiệu nhiệt độ trong và ngoài nhà của trần, K. ở đây ta tính cho các phòng có trần tiếp xúc trực tiếp với không khí ngoài trời nên lấy: Dt10 = tN - tT = 7,8 K + Phòng 901 : Nhiệt thẩm thấu qua trần là  Q10 = 1,1. 173,3. 7,8 = 1487 W + Phòng 901 : Nhiệt thẩm thấu qua trần là  Q10 = 1,1. 133. 7,8 = 1141 W + Phòng 901 : Nhiệt thẩm thấu qua trần là  Q10 = 1,1. 117. 7,8 = 1004 W + Phòng 1001: Restaurant, nhiệt thẩm thấu qua trần là Q10 = 1,1. 200. 7,8 = 1716 W + Phòng 1701 : Văn phòng cho thuê, nhiệt thẩm thấu qua trần là  Q10 = 1,1. 525. 7,8 = 4504,5 W 3.1.11. Nhiệt thẩm thấu qua nền Q11  Nhiệt thẩm thấu qua nền được tính theo công thức sau : Q11 = k11. F11. Dt11 , W Trong đó : Dt11  - Độ chênh nhiệt độ phía trên và phía dưới của nền, K F11  - Diện tích nền nhiệt thẩm thấu, m2 k11  - Hệ số truyền nhiệt qua nền, W/m2K Do nền tầng 1 tiếp xúc trực tiếp với nền đất, một phần nền siêu thị 201 tiếp xúc với không khí ngoài trời và nền phòng 306 tiếp xúc với nhà kho (coi là không gian đệm) còn nền của các tầng khác đều tiếp xúc với không gian điều hoà. Nên ở đây ta chỉ tính nhiệt thẩm thấu qua nền cho các phòng ở tầng 1, một phần nền siêu thị 201 và phòng 306. - Siêu thị 201 có diện tích nền tiếp xúc với không khí là : F = 388 m2. + Dt = tN - tT = 7,8 K + Kết cấu nền: Nền ngăn giữa hai tầng là nền bằng ximăng, bê tông dầy 150mm có lớp vữa ở trên dầy 25 mm, có lát gạch vinyl. Ta lấy giá trị định hướng theo bảng 4.15 [1] được: k = 2,78 W/m2K. Vậy nhiệt thẩm thấu qua nền của siêu thị là : Q11 = k. F. Dt = 2,78. 7,8. 388 = 8413 W - Phòng 306 : Văn phòng cho thuê. + F: Diện tích của nền, m2. Diện tích nền phòng 306 thành hai phần: Một tiếp xúc với trần nhà kho có F = 100 m2, phần còn lại tiếp xúc với không khí ngoài trời có F = 18 + Dt có hai giá trị: + Dt =7,8 K , nền tiếp xúc với không khí. + Dt =5,46 K, nền tiếp xúc với nhà kho. + Kết cấu nền: Nền ngăn giữa hai tầng là nền bằng ximăng, bê tông dầy 150mm có lớp vữa ở trên dầy 25 mm, có lát gạch vinyl. Ta lấy giá trị định hướng theo bảng 4.15 [1] được: k = 2,78 W/m2K. Vậy nhiệt thẩm thấu qua nền phòng 306 là: Q11 = 7,8. 2,78. 18 + 5,46. 2,78. 100 = 1908 W + Tầng 1: Ta có: + Nền đặt trực tiếp với nền đất, vậy ta lấy Dt = tN - tT = 7,8 K. + Hệ số truyền nhiệt k quy ước cho từng dải: Dải 1 rộng 2 m theo chu vi buồng: k = 4,7 W/m2K. Dải 2 rộng 2 m theo chu vi buồng: k = 0,29 W/m2K. Dải 3 rộng 2 m theo chu vi buồng: k = 0,1 W/m2K. Dải 4 rộng 2 m theo chu vi buồng: k = 0,047 W/m2K. Nhiệt thẩm thấu qua nền cho tầng 1 được thể hiện trong bảng 3.7 như sau: Bảng 3.7. Nhiệt thẩm thấu qua nền cho tầng 1 Tầng Phòng Dải Diện tích dảiF, m2 Hệ số K,W/m2K Q dải,W Q,W 1 101 1 76 4,7 2786,16 2944,56 2 65,7 0,23 117,87 3 43,3 0,12 40,53 4 0 0,07 0 102 1 15 4,7 549,9 603,14 2 15 0,23 26,91 3 15 0,12 14,04 4 22,5 0,07 12,29 103 1 75 4,7 2749,5 2995,2 2 75 0,23 134,55 3 75 0,12 70,2 4 75 0,07 40,95 104 1 15 4,7 549,9 603,14 2 15 0,23 26,91 3 15 0,12 14,04 4 22,5 0,07 12,29 3.1.12. Nhiệt tổn thất bổ sung do gió và hướng vách Qbs Tổn thất nhiệt bổ sung do gió và hướng vách được xác định theo công thức 3.25 [1]. Qbs = 0,02. H.Q9 + 0,1..Q9 , W Trong đó: H - Là chiều cao không gian điều hoà tính từ mét thứ 4 FĐ, FT - Diện tích bề mặt tường hướng đông và tây của không gian điều hoà, m2 F - Diện tích tổng vách tường bao của không gian điều hoà, m2 Q - Nhiệt thẩm thấu qua vách tường ngoài của kết cấu bao che, W Kết quả tính nhiệt tổn thất do bổ sung gió và hướng vách được thể hiện trong bảng 3.8. Bảng 3.8. Nhiệt tổn thất do bổ sung gió và hướng vách Qbs Tầng Phòng Chiều cao H, m F, m2 FĐ+FT, m2 Q, W Qbs, W 1 101 0 63,9 63,9 1048,65 105 102 0 0 0 0 0 103 0 67,5 67,5 1021,41 102 104 0 0 0 0 0 2 201 3,9 76,05 48,36 1150,79 163 3 301 3,9 96,72 96,72 1463,57 261 302 3,9 0 0 0 0 303 3,9 0 0 0 0 304 3,9 0 0 0 0 305 3,9 31,2 31,2 472,12 84 306 3,9 45,63 0 690,47 54 4 401 3,9 31,2 31,2 472,12 84 402 3,9 31,2 0 690,47 54 5 501 3,9 79,56 48,36 1203,9 167 502 3,9 31,2 0 690,47 54 6á9 X01 3,9 48,36 48,36 731,78 130 X02 3,9 0 0 0 0 X03 3,9 31,2 0 472,12 37 X04 3,9 31,2 0 690,47 54 10 1001 3,9 114,66 63,56 1735,04 232 1002 3,9 104,9 29,25 1587,5 168 11á17 X01 3,9 103,35 29,25 1563,89 166 (với X là kí hiệu tầng, X = 6 đến 9 và X = 11 đến 17). Tổng lượng nhiệt bổ sung do gió và hướng vách là: Qbs = 3570 W 3.1.13. Bảng tính lượng nhiệt thừa cho từng phòng Kết quả tính nhiệt thừa cho các phòng được trình bầy trong bảng 3.9. Bảng 3.9. Kết quả tính nhiệt thừa QT , W 30026 4878 57463 14648 198853 79272 9231 9109 11222 55334 23183 89584 21275 127046 21275 Qbs , W 105 0 102 0 163 261 0 0 0 84 54 84 54 167 54 Q11 , W 2945 603 2995 603 8413 0 0 0 0 0 1908 0 0 0 0 Q10 , W 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 Q9 , W 6242 2481 6625 3074 20698 16847 1015 1445 1559 6939 3628 10853 3628 19373 3628 Q8 , W 4440 3234 6600 2839,5 13506,5 9928 2975 1142,4 1547 6859,8 2808,4 9656 2808,4 11757,2 2808,4 Q7 , W 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 Q6 , W 8404 5214 15641 5214 54373 33066 1651 4806 4806 19225 7209 29241 7209 46023 7209 Q3 , W 2470 1560 12000 1300 45440 7410 1690 1040 1430 5076 1560 9230 1560 12870 1560 Q2 , W 8404 5214 15641 5214 54373 3306 1654 4806 4806 19225 7209 29241 7209 46023 7209 Q1 , W 3200 400 2700 400 15400 3600 400 100 1100 12500 4600 22000 4600 25000 4600 Phòng 101 102 103 104 201 301 302 303 304 305 306 401 402 501 502 Bảng 3.9. Kết quả tính nhiệt thừa (tiếp) QT , W 53214 29711 55924 20154 54701 30852 56928 20154 73788 74243 82571 110674 Qbs , W 130 0 37 54 130 0 37 54 232 168 166 166 Q11 , W 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 Q10 , W 0 0 0 0 1487 1141 1004 0 1716 0 0 4504,5 Q9 , W 9193 3732 7215 3628 9193 3732 7215 3628 7327 12386 14041 14041 Q8 , W 6358 3876 6771,4 2808,4 6358 3876 6771,4 2808,4 4080 7973 8389,5 8389,5 Q7 , W 0 0 0 0 0 0 0 0 8900 0 0 23598,5 Q6 , W 16533 10253 19865 6088 16533 10253 19865 6088 8253 29487 34248 34248 Q3 , W 4420 2470 4940 1560 4420 2470 4940 1560 4290 6110 6890 6890 Q2 , W 16533 10253 19865 6088 16533 10253 19865 6088 8253 29478 34284 34284 Q1 , W 12500 7100 12500 4600 12500 7100 12500 4600 100 12500 12500 12500 Phòng X01 X02 X03 X04 901 902 903 904 1001 1002 X01 1701 3.2. Tính toán lượng ẩm thừa Theo công thức 3.29 [1], lượng ẩm thừa trong không gian điều hoà gồm các thành phần chính sau: W = W1 + W2 + W3 + W4 + W5 , kg/s Trong đó : W1 - Lượng ẩm thừa do người toả ra, kg/s W2 - Lượng ẩm bay hơi từ bán thành phẩm, kg/s W3 - Lượng ẩm bay hơi đoạn nhiệt từ sàn ẩm, kg/s W4 - Lượng ẩm bay hơi từ thiết bị, kg/s W5 - Lượng ẩm do không khí lọt mang vào, kg/s Khi phòng điều hoà có nhiệt độ thấp hơn nhiệt độ ngoài trời, ngoài dòng nhiệt còn có một dòng ẩm thẩm thấu qua kết cấu bao che vào phòng nhưng được coi là không đáng kể. 3.2.1. Lượng ẩm do người toả ra W1 Lượng ẩm do người toả ra được xác định theo công thức 3.3. [1]. W1 = n. qn , kg/h Trong đó: n - Số người trong phòng điều hoà. Theo kết quả tính ở phần trên qn - Lượng ẩm mỗi người toả ra trong một đơn vị thời gian, kg/h.người Theo bảng 3.5 [1] ta lấy qn =0,115kg/h.người làm giá trị trung bình để tính lượng ẩm do người toả ra. Trừ phòng 303 - phòng phục vụ, phòng 1001 - phòng restaurant thì lấy giá trị qn = 0,171 kg/h.người. Ví dụ tính toán cho phòng: Phòng 101 và phòng 303 + Phòng 101: Phòng 101 có 19 người (theo phần tính nhiệt do người toả ra ở trên). Tra bảng 3.5 [1] ta chọn lượng ẩm mỗi người toả ra trong một đơn vị thời gian là 0,115 kg/h.người. Vậy lượng ẩm do người toả ra ở phòng 101 là: W = 0,115. 19 = 2,185 kg/h. + Phòng 303: Phòng 303 có 8 người (theo phần tính nhiệt do người toả ra ở trên). Tra bảng 3.5 [1] ta chọn lượng ẩm mỗi người toả ra trong một đơn vị thời gian là 0,171 kg/h.người. (trạng thái người ở trong nhà ăn nên chọn lượng ẩm toả ra lớn hơn khi người ở trong văn phòng). Vậy lượng ẩm do người toả ra ở phòng 101 là: W = 0,171. 8 = 1,368 kg/h. Lượng ẩm do người toả ra được trình bầy trong bảng 3.10 như sau: Bảng 3.10. Lượng ẩm do người toả ra W1 Tầng Phòng Số người qn , kg/h.người W1 , kg/h 1 101 19 0,115 2,185 102 12 0,115 1,38 103 75 0,115 8,625 104 10 0,115 1,15 2 201 284 0,115 32,66 3 301 57 0,115 6,555 302 13 0,115 1,495 303 8 0,171 1,368 304 11 0,115 1,265 305 39 0,115 4,485 306 12 0,115 1,38 4 401 71 0,115 8,165 402 12 0,115 1,38 5 501 99 0,115 11,385 502 12 0,115 1,38 6á9 X01 34 0,115 3,91 X02 19 0,115 2,185 X03 38 0,115 4,37 X04 12 0,115 1,38 10 1001 33 0,171 5,643 1002 47 0,115 5,405 11á17 X01 53 0,115 6,095 (với X là kí hiệu tầng, X = 6 đến 9 và X = 11 đến 17). 3.2.2. Lượng ẩm bay hơi từ bán thành phẩm W2 Khi đưa các sản phẩm ướt vào phòng sẽ có một lượng hơi nước bốc vào phòng, ngược lại nếu đưa các sản phẩm khô vào phòng thì nó sẽ hút một lượng ẩm. Như vậy lượng ẩm toả vào phòng này có thể mang dấu âm hoặc dương. Lượng ẩm bay hơi từ bán thành phẩm được xác định theo công thức 3.31 [1]. W2 = G2. (y1 - y2) , kg/s Trong đó: G2 - Khối lượng bán thành phẩm đưa vào phòng điều hoà trong một đơn vị thời gian, kg/s y1, y2 - Thuỷ phần của bán thành phẩm khi vào và khi ra khỏi phòng điều hoà, kg H2O/kg bán thành phẩm. Do các thành phần ẩm thừa này chỉ có trong công nghiệp: Các phân xưởng chế biến chè, thuốc lá, sợi dệt ... Nên ở đây coi W2 = 0. 3.2.3. Lượng ẩm do bay hơi đoạn nhiệt từ sàn ẩm W3 Trong các phân xưởng điều hoà như xưởng chế biến thịt, cá, rau quả ... có thể có các mặt sàn ướt. Lượng ẩm bay hơi đoạn nhiệt từ sàn ướt được tính theo công thức 3.32 [1]. W3 = 0,006. Fs. (tT - tƯ) , kg/h Trong đó: Fs - Diện tích bề mặt sàn bị ướt tT - Nhiệt độ không khí trong phòng, 0C tư - Nhiệt độ nhiệt kế ướt tương ứng tT và jT, 0C Vì lượng ẩm do bay hơi đoạn nhiệt được tính cho nơi thường xuyên nền nhà bị ướt như ở khu giặt, nhà bếp, nhà vệ sinh. Nên ở đây ta coi W3 = 0. 3.2.4. Lượng ẩm do hơi nước nóng toả ra W4 ở đây ta chỉ tính cho hai phòng là phòng 303- phòng phục vụ và phòng 1001- phòng restaurant. Do trong phòng có các hoạt động: Đun nước, bình nước nóng pha cafe ... Đối với những phòng phục vụ, phòng restaurant thì nhiệt ẩn toả ra cần cộng thêm 10 W/người do thức ăn toả. vậy lượng ẩm do thức ăn toả ra được tính theo công thức 3.46 [2]: W4 = = 14,7 (g/h.người) với: q = 10 W/người: Nhiệt toả do thức ăn toả ra r = 2442 KJ/kg: Nhiệt ẩn hoá hơi của nước ở 250C Vậy lượng ẩm toả ra do hơi nước nóng ở phòng 303 là: W4 = n. 14,7 = 8. 14,7 = 117,6 g/h = 0,1176 kg/h Lượng ẩm toả ra ở phòng 1001 là: W4 = n. 14,7 = 33. 14,7 = 485,1 g/h = 0,4851 kg/h 3.2.5. Lượng ẩm do rò lọt không khí W5 Lượng ẩm này được xác định theo công thức 3.46 [3]. W5 = G8. (dN - dT) , kg/s Trong đó: G8 - Lượng không khí rò lọt, kg/s. G8 đã được tính ở trên dN - dT = 20,7.10-3 - 11,9.10-3 = 8,8.10-3 kg/kg Kết quả tính ẩm do rò lọt không khí được trình bầy như trong bảng 3.11 sau: Bảng 3.11. Lượng ẩm do rò lọt không khí W5 Tầng Phòng Thể tích phòng Vf m3 Hệ số t, 1/h G8. 3600 , kg/h W5 ,kg/h 1 101 740 0,6 0,148 4,69 102 462 0,7 0,1078 3,42 103 1200 0,55 0,22 6,97 104 405,6 0,7 0,09464 3 2 201 3859 0,35 0,450217 14,26 3 301 2482 0,4 0,330933 10,48 302 425 0,7 0,099167 3,14 303 163,2 0,7 0,03808 1,21 304 221 0,7 0,051567 1,63 305 1319,2 0,52 0,228661 7,24 306 401,2 0,7 0,093613 2,97 4 401 2414 0,4 0,321867 10,2 402 401,2 0,7 0,093613 2,97 5 501 3359,2 0,35 0,391907 12,42 502 401,2 0,7 0,093613 2,97 6á9 X01 1156 0,55 0,211933 6,71 X02 646 0,6 0,1292 4,09 X03 1302,2 0,52 0,225715 7,15 X04 401,2 0,7 0,093613 2,97 10 1001 680 0,6 0,136 4,31 1002 1594,6 0,5 0,265767 8,42 11á17 X01 1785 0,47 0,27965 8,86 (với X là kí hiệu tầng, X = 6 đến 9 và X = 11 đến 17). 3.2.6. Kết quả tính lượng ẩm thừa Bảng 3.12. Lượng ẩm thừa cho từng phòng Tầng Phòng W1, kg/h W2, kg/h W3, kg/h W4, kg/h W5, kg/h W, kg/h 1 101 2,185 0 0 0 4,69 6,875 102 1,38 0 0 0 3,42 4,8 103 8,625 0 0 0 6,97 15,595 104 1,15 0 0 0 3 4,15 2 201 32,66 0 0 0 14,26 46,92 3 301 6,555 0 0 0 10,48 17,035 302 1,495 0 0 0 3,14 4,635 303 1,368 0 0 0,1176 1,21 2,6956 304 1,265 0 0 0 1,63 2,895 305 4,485 0 0 0 7,24 11,725 306 1,38 0 0 0 2,97 4,35 4 401 8,165 0 0 0 10,2 18,365 402 1,38 0 0 0 2,97 4,35 5 501 11,385 0 0 0 12,42 23,805 502 1,38 0 0 0 2,97 4,35 6á9 X01 3,91 0 0 0 6,71 10,62 X02 2,185 0 0 0 4,09 6,275 X03 4,37 0 0 0 7,15 11,52 X04 1,38 0 0 0 2,97 4,35 10 1001 5,643 0 0 0,4851 4,31 10,4381 1002 5,405 0 0 0 8,42 13,825 11á17 X01 6,095 0 0 0 8,86 14,955 (với X là kí hiệu tầng, X = 6 đến 9 và X = 11 đến 17). 3.3. Tính kiểm tra đọng sương trên vách Khi có độ chênh nhiệt độ trong nhà và ngoài trời xuất hiện một trường nhiệt độ trên vách bao che, kể cả cửa kính. Hiện tượng đọng sương xẩy ra khi nhiệt độ vách nhỏ hơn nhiệt độ đọng sương của không khí. Hiện tượng đọng sương trên vách không những làm cho tổn thất nhiệt lớn lên, tải lạnh yêu cầu tăng mà còn làm mất mỹ quan do ẩm ướt, nấm mốc gây ra. Hiện tượng đọng sương chỉ xẩy ra ở bề mặt vách phía nóng nghĩa là khi kiểm tra hiện tượng đọng sương trên vách ta chỉ kiểm tra ở mặt ngoài của vách. Để không xẩy ra hiện tượng đọng sương, hệ số truyền nhiệt thực tế kt của vách phải nhỏ hơn hệ số truyền nhiệt cực đại kmax tính theo biểu thức sau: Điều kiện đọng sương theo 3.26 [1] kt < kmax Trong đó Kmax được tính theo công thức 3.27 [1]. kmax = aN , W/m2K Với: aN = 20 W/m2K, là hệ số toả nhiệt phía ngoài nhà. Khi vách tiếp xúc giữa không gian điều hoà và không gian không điều hoà thì lấy aN = 10 W/m2K. tsN - Nhiệt độ đọng sương bên ngoài. Với tN = 32,8 0C, jN = 66% tra đồ thị I- d ta được: tsN = 24,5 0C. Vậy khi vách tiếp xúc giữa không gian điều hoà và ngoài trời thì: kmax = 20. = 21,28 W/m2K Khi vách tiếp xúc giữa không gian điều hoà và không gian đệm thì: kmax = 10. = 10,64 W/m2K Kiểm tra điều kiện kt < kmax ta nhận thấy các vách ngăn của công trình đều thoả mãn điều kiện không đọng sương. Vậy không có hiện tượng đọng sương trên vách. 3.4. Tính toán hệ số góc của tia quá trình Hệ số góc tia qúa trình et biểu diễn hướng tự thay đổi trạng thái không khí trong phòng do nhận nhiệt thừa QT, ẩm thừa WT. Còn gọi là hệ số nhiệt ẩm thừa. Mục đích của việc tính toán hệ số góc của tia quá trình để tiến hành lập sơ đồ điều hoà không khí, quyết định việc lựa chọn phương pháp và thiết bị xử lí không khí. Hệ số góc của tia quá trình được xác định theo công thức 4.8 [2]. eT = , kJ/kg Trong đó: QT - Tổng lượng nhiệt thừa trong không gian điều hoà, W WT - Tổng lượng ẩm thừa của không gian điều hoà, kg/h Kết quả tính toán hệ số góc cho các phòng được trình bầy như trong bảng 2.13 sau. Bảng 3.13. Hệ số góc của tia quá trình eT Tầng Phòng QT, W WT, kg/h eT, kJ/kg 1 101 30026 6,875 15723 102 14878 4,8 11159 103 57463 15,595 13265 104 14648 4,15 12707 2 201 198853 46,92 15257 3 301 79272 17,035 16753 302 9231 4,635 7170 303 9109 2,6956 12165 304 11222 2,895 13955 305 55334 11,725 16990 306 23183 4,35 19186 4 401 89584 18,365 17561 402 21275 4,35 17607 5 501 127046 23,805 19213 502 21275 4,35 17607 6á8 X01 53214 10,62 18039 X02 29711 6,275 17045 X03 55924 11,52 17476 X04 20154 4,35 16679 9 901 54701 10,62 18543 902 30852 6,275 17700 903 56928 11,52 17790 904 20154 4,35 16679 10 1001 37388 10,4381 12895 1002 74243 13,825 19333 11á16 X01 82571 14,955 19877 17 1701 110674 14,955 26642 (với X là kí hiệu tầng, X = 6 đến 9 và X = 11 đến 17). chương 4. thành lập và tính toán sơ đồ điều hoà không khí 4.1. Thành lập sơ đồ điều hoà không khí Lập sơ đồ điều hoà không khí là xác định các quá trình thay đổi trạng thái của không khí trên đồ thị I-d, nhằm mục đích xác định các khâu cần xử lí và năng suất của nó để đạt được trạng thái không khí cần thiết trước khi thổi vào phòng. Sơ đồ điều hoà không khí được lập trên cơ sở: - Điều hoà khí hậu địa phương nơi lắp đặt công trình (tN, jN). - Yêu cầu về tiện nghi hoặc công nghệ (tT, jT). - Các kết quả tính cân bằng nhiệt QT, WT. - Thoả mãn điều kiện vệ sinh an toàn. 4.1.1. Phân loại sơ đồ điều hoà không khí Tuỳ theo yêu cầu thực tế mà người ta đang sử dụng các sơ đồ điều hoà không khí sau: + Sơ đồ thẳng. + Sơ đồ tuần hoàn không khí một cấp. + Sơ đồ tuần hoàn không khí hai cấp. + Sơ đồ tuần hoàn không khí có phun ẩm bổ sung. 4.1.1.1. Sơ đồ thẳng Sơ đồ thẳng còn gọi sơ đồ không tuần hoàn là sơ đồ mà không khí ngoài trời sau khi qua xử lí nhiệt ẩm được cấp vào phòng điều hoà rồi được thải ra ngoài. 1 2 3 5 6 8 4 7 N O V T Nguyên lý làm việc của sơ đồ thẳng: 1. Cửa lấy gió tươi 4. Đường ống gió cấp 7. Miệng hút 2. Thiết bị xử lý không khí 5. Miệng thổi 8. Cửa thải gió 3. Quạt 6. Không gian điều hoà Hình 4.1. Nguyên lý làm việc của sơ đồ thẳng * Ưu điểm: - Đơn giản. - Thải được toàn bộ chất độc hại, mùi hôi thối ra ngoài. * Nhược điểm: - Yêu cầu năng suất lạnh và nhiệt lớn. - Muốn tiết kiệm năng suất lạnh và nhiệt phải dùng hồi nhiệt nhưng thiết bị hồi nhiệt không khí/ không khí hiệu quả thấp, rất cồng kềnh và đắt tiền. * ứng dụng: - Cho các phân xưởng độc hại, hầm ngầm, các giếng mỏ, các cơ sở quân sự đặc biệt,... - Các cơ sở y tế như phòng mổ, phòng lây nhiễm. 4.1.1.2. Sơ đồ tuần hoàn không khí một cấp Để tận dụng nhiệt của không khí thải người ta sử dụng sơ đồ tuần hoàn một cấp. 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 Nguyên lí làm việc của hệ thống: 1 - Cửa lấy gió trời 6 - Gian điều hoà(gian máy) 2 - Buồng hoà trộn 8 - Miệng hút gió hồi 3 - Thiết bị xử lí nhiệt ẩm 9 - Đường ống gió hồi 4 - Quạt gió 10 -Thiết bị lọc bụi 5 - Đường ống gió cấp 11 - Đường tự thải 7 - Miệng thổi gió 12 - Cửa thải gió Hình 4.2. Sơ đồ tuần hoàn không khí một cấp Không khí ngoài trời (lưu lượng LN, trạng thái N(tN, jN)) qua cửa lấy gió trời 1 đi vào buồng hoà trộn 2. Tại đây diễn ra quá trình hoà trộn giữa không khí ngoài trời với không khí tuần hoàn (trạng thái T(tT, jT), lưu lượng LT). Không khí sau khi hoà trộn (có trạng thái C) được xử lí nhiệt ẩm trong thiết bị xử lí 3 đến trạng thái O rồi được quạt gió 4 vận chuyển theo đường ống 5 tới gian điều hoà 6 và được thổi vào phòng qua các miệng thổi gió 7. Trạng thái không khí thổi vào ký hiệu là V. Do nhận nhiệt thừa và ẩm thừa trong phòng nên không khí tự thay đổi trạng thái từ V đến T theo tia VT có hệ số góc eT = QT/WT. Sau đó không khí trong phòng có trạng thái T được hút với lưu lượng LT qua các miệng hút 7 đi vào đường ống gió hồi 9, lọc bụi 10 và quạt gió11 tuần hoàn vào buồng hoà trộn 2, một phần không khí trong phòng được thải ra ngoài qua cửa thải gió 12 với lưu lượng LN. Sơ đồ này được sử dụng rộng rãi nhất vì hệ thống tương đối đơn giản, đảm bảo được các yêu cầu vệ sinh, vận hành không phức tạp lại có tính kinh tế cao. Sơ đồ này được sử dụng cả ở lĩnh vực điều hoà tiện nghi và công nghệ yêu cầu xử lí không khí kiểu trung tâm như hội trường, rạp hát, nhà ăn, tiền sảnh, phòng họp, nhà thể thao, trung tâm y tế, phân xưởng sản xuất, nhà hàng ăn uống, siêu thị, cửa hàng,... 4.1.1.3. Sơ đồ tuần hoàn không khí hai cấp Để khắc phục sơ đồ tuần hoàn không khí một cấp khi có thiết bị sấy không khí. Nguyên lý làm việc: 1 2 3 4 5 8 7 9 6 11 12 13 14 15 10 N C1 1 O C2 2 V T 1. Cửa lấy gió tươi 6. Đường gió cấp 11. Lọc bụi 2. Buồng hoà trộn cấp 1 7. Miệng thổi 12. Quạt gió hồi 3. Thiết bị xử lý nhiệt ẩm 8. Không gian điều hoà 13. Cửa thải gió 4. Buồng hoà trộn cấp 2 9. Miệng hút 14. Cửa gió 5. Quạt gió cấp 10. Đường gió hồi 15. Cửa gió Hình 4.3. Sơ đồ tuần hoàn không khí hai cấp Nguyên lý làm việc của hệ thống như sau: không khí tuần hoàn có trạng thái T qua cửa điều chỉnh 14 đi vào buồng hoà trộn 2, tại đây không khí tuần hoàn được hoà trộn với không khí ngoài bổ sung có trạng thái N được trạng thái C1 rồi qua thiết bị xử lý nhiệt ẩm 3 đạt tới trạng thái O có nhiệt độ quá thấp. Hỗn hợp này được hoà trộn với không khí tuần hoàn cấp 2 (lấy từ cửa gió 15) có trạng thái T tại buồng hoà trộn 4 được trạng thái C2 có nhiệt độ cao hơn. Sau đó, hỗn hợp được quạt gió cấp 5 vận chuyển theo đường gió cấp 6 vào phòng điều hoà 8. Không khí sau khi ra khỏi miệng thổi 7 có trạng thái V nhận nhiệt thừa, ẩm thừa và tự thay đổi đến trạng thái T. Cuối cùng không khí được hút qua các miệng hút nhờ quạt hút và thải ra ngoài một phần qua cửa thải 13, phần còn lại được hồi về để tiếp tục xử lý. Nếu cần điều chỉnh độ ẩm thì trích một phần không khí có trạng thái C1 đi tắt tới buồng hoà trộn 4 mà không sử dụng không khí tuần cấp 2 nữa. Sơ đồ này được sử dụng trong các xí nghiệp công nghiệp nhằm nâng cao hiệu quả kinh tế và tiết kiệm năng lượng. Sử dụng sơ đồ này có thể giảm năng lượng sưởi cấp hai hoặc bỏ được thiết bị phun ẩm bổ sung trong hệ thống. Nhờ có dòng tuần hoàn thứ hai người ta có thể thay đổi nhiệt độ thổi vào (thay cho sưởi cấp hai). 4.1.1.4. Sơ đồ phun ẩm bổ sung Sơ đồ phun ẩm được sử dụng khi cần tăng độ ẩm của không khí trong phòng nhưng vẫn tiết kiệm năng lượng. Sơ đồ này có đặc điểm: - Việc phun ẩm bổ sung có thể áp dụng cho bất cứ sơ đồ nào và đem lại hiệu quả kinh tế cao. Năng suất gió và năng suất lạnh đều giảm. - Phải bố trí thêm thiết bị phun ẩm bổ sung nên có tăng chi phí. - Sử dụng cho các phòng nhỏ và có yêu cầu đặc biệt về độ ẩm vì khi phòng lớn, việc đảm bảo phun ẩm đều cũng không phải dễ dàng. 4.1.2. Lựa chọn sơ đồ Qua phân tích đặc điểm công trình:” Nhà làm việc và văn phòng cho thuê Công ty thực phẩm miền Bắc, đường Minh Khai - Hà Nội”. Nhận thấy: Đây là toà nhà làm việc không đòi hỏi chế độ nghiêm ngặt về nhiệt ẩm. Vấn đề tiết kiệm năng lượng được quan tâm hàng đầu. Trong toà nhà không có chất độc hại. Do đó chỉ cần sử dụng sơ đồ tuần hoàn không khí một cấp là đủ đáp ứng nhu cầu kỹ thuật mà lại tiết kiệm về mặt kinh tế. Vậy sơ đồ điều hoà không khí tuần hoàn một cấp được chọn sử dụng cho công trình. 4.2. Tính toán sơ đồ điều hoà không khí 4.2.1. Sơ đồ quá trình tuần hoàn không khí một cấp Sự thay đổi trạng thái không khí trong hệ thống điều hoà không khí có tuần hoàn không khí một cấp mùa hè được trình bày trên đồ thị I-d sau: d I tT jT T eT C OºV N jN tN j=100% Hình 4.4. Đồ thị I - d của sơ đồ tuần hoàn không khí một cấp Các quá trình của sơ đồ tuần hoàn không khí một cấp: - TC và NC: Quá trình hoà trộn. - CV: Quá trình làm lạnh, khử ẩm tại dàn lạnh. Điểm V nằm trên đường j = 90 á 95%, ở đây chọn j = 95%. Do bỏ qua tổn thất nhiệt tại quạt và kênh gió cấp nên điểm thổi vào V º O. - VT: Quá trình tự thay đổi trạng thái không khí để khử QT và WT. Nếu nhiệt độ điểm O không thoả mãn điều kiện vệ sinh thì phải tiến hành sấy không khí đến điểm V thoả mãn điều kiện vệ sinh. Xác định các điểm trên đồ thị: - Điểm T, N được xác định theo thông số tính toán ban đầu. - Điểm V được xác định bằng cách kẻ tia quá trình eT = , đi qua điểm T. Điểm V là điểm cắt giữa eT và đường j0 = 95% . Dựa vào giá trị eT của từng phòng ta xác định được điểm V có các thông số theo bảng 4.1 như sau: Bảng 4.1. Trạng thái không khí thổi vào phòng Tầng Phòng eT, kJ/kg dV, g ẩm/kg IV, kJ/kg tV, 0C 1 101 15723 11 44 16 102 11159 10,8 43,5 15,5 103 13265 11 44 16 104 12707 11 44 16 2 201 15257 11 44 16 3 301 16753 11 44 16 302 7170 9,5 38 15 303 12165 11 44 16 304 13955 11 44 16 305 16990 11 44 16 306 19186 11,3 45,2 16,5 4 401 17561 11 44 16 402 17607 11 44 16 5 501 19213 11,3 45,2 16,5 502 17607 11 44 16 6á8 X01 18039 11,3 45,2 16,5 X02 17045 11 44 16 X03 17476 11 44 16 X04 16679 11 44 16 9 901 18543 11,3 45,2 16,5 902 17700 11 44 16 903 17790 11 44 16 904 16679 11 44 16 10 1001 12895 11 44 16 1002 19333 11,3 45,2 16,5 11á16 X01 19877 11,3 45,2 16,5 17 1701 26642 11,5 45,5 16,8 (với X là kí hiệu tầng, X = 6 đến 9 và X = 11 đến 16). Từ bảng 4.1 cho thấy nhiệt độ không khí thổi vào tV đều thoả mãn điều kiện vệ sinh (tT - tV <= 100C), với không khí trong phòng là tT = 250C. Như vậy, ở đây không cần hệ thống sấy không khí. - Điểm C được xác định theo công thức 3.41 [1] và 3.42 [1] như sau: IC = IT. , kJ/kg dC = dT., g ẩm/kg 4.2.2. Tính toán sơ đồ tuần hoàn không khí 1 cấp Theo công thức 4.13 [2], lưu lượng không khí cần thiết để triệt tiêu toàn bộ nhiệt thừa và ẩm thừa là: G = = , kg/s G = GN + GT , kg/s Trong đó: GN - Lưu lượng gió tươi, kg/s. Để đảm bảo oxy cần thiết cho người, đảm bảo điều kiện vệ sinh. Theo tiêu chuẩn Việt Nam TCVN 5687 - 1992, lượng gió tươi cho một người mỗi giờ tối thiểu là 20 m3/h (24 kg/h) ở đây ta lấy 30 kg/h cho mỗi người nên GN được xác định theo công thức sau. G’N = 30. n , kg/h Với: n - số người + Nếu G’N > 0,1G thì lấy GN = G’N = 30. n, kg/h + Nếu G’N <0,1 G thì lấy GN = 0,1 G , kg/h - GT - Lưu lượng gió tái tuần hoàn, kg/s GT = G - GN , kg/s (Do GN = GTươi cấp + Glọt ³ 0,1G, ta bỏ qua Glọt lấy GN = GTươi cấp nên ta xác định được công thức tính GN (GTươi cấp), GT như trên). Kết quả tính lưu lượng không khí cần thiết được được thể hiện trong bảng 4.2. Kết quả tính lưu lượng gió tươi và lưu lượng gió tái tuần hoàn được thể hiện trong bảng4.3. Bảng 4.2. Lưu lượng không khí cần thiết G Tầng Phòng QT, W IT, kJ/kg IV, kJ/kg G, kg/s 1 101 30026 55,3 44 2,657168 102 14878 55,3 43,5 1,260847 103 57463 55,3 44 5,085 104 14648 55,3 44 1,296283 2 201 198853 55,3 44 17,6 3 301 79272 55,3 44 7,015221 302 9231 55,3 38 0,533584 303 9109 55,3 44 0,806106 304 11222 55,3 44 0,993097 305 55334 55,3 44 4,896814 306 23183 55,3 45,2 2,295347 4 401 89584 55,3 44 7,927788 402 21275 55,3 44 1,882743 5 501 127046 55,3 45,2 12,57881 502 21275 55,3 44 1,882743 6á8 X01 53214 55,3 45,2 5,268713 X02 29711 55,3 44 2,629292 X03 55924 55,3 44 4,949027 X04 20154 55,3 44 1,78354 9 901 54701 55,3 44 5,41594 902 30852 55,3 44 2,730265 903 56928 55,3 44 5,037876 904 20154 55,3 44 1,78354 10 1001 37388 55,3 44 3,308673 1002 74243 55,3 45,2 7,350792 11á16 X01 82571 55,3 45,2 8,175347 17 1701 110674 55,3 45,5 11,29327 (với X là kí hiệu tầng, X = 6 đến 9 và X = 11 đến 16). Bảng 4.3. Lưu lượng không khí tươi GN và lưu lượng không khí tái tuần hoàn GT Tầng Phòng G, kg/s 0,1G, kg/s Số nguời G’N, kg/s GN, kg/s GT, kg/s 1 101 2,657168 0,265717 19 0,158333 0,265717 2,391451 102 1,260847 0,126085 12 0,1 0,126085 1,134762 103 5,085 0,5085 75 0,625 0,625 4,46 104 1,296283 0,129628 10 0,083333 0,129628 1,166655 2 201 17,6 0,176 284 2,37 2,37 15,23 3 301 7,015221 0,701522 57 0,475 0,701522 6,313699 302 0,533584 0,053358 13 0,108333 0,108333 0,425251 303 0,806106 0,080611 8 0,066667 0,080611 0,725495 304 0,993097 0,09931 11 0,091667 0,09931 0,893787 305 4,896814 0,489681 39 0,325 0,489681 4,407133 306 2,295347 0,229535 12 0,1 0,229535 2,065812 4 401 7,927788 0,792779 71 0,591667 0,792779 7,135009 402 1,882743 0,188274 12 0,1 0,188274 1,694469 5 501 12,57881 1,257881 99 0,825 1,257881 11,32093 502 1,882743 0,188274 12 0,1 0,188274 1,694469 6á8 X01 5,268713 0,526871 34 0,283333 0,526871 4,741842 X02 2,629292 0,262929 19 0,158333 0,262929 2,366363 X03 4,949027 0,494903 38 0,316667 0,494903 4,454124 X04 1,78354 0,178354 12 0,1 0,178354 1,605186 9 901 5,415941 0,541594 34 0,283333 0,541594 4,874347 902 2,730265 0,273027 19 0,158333 0,273027 2,457239 903 5,037876 0,503788 38 0,316667 0,503788 4,534088 904 1,78354 0,178354 12 0,1 0,178354 1,605186 10 1001 3,308673 0,330867 33 0,275 0,330867 2,977806 1002 7,350792 0,735079 47 0,391667 0,735079 6,615713 11á16 X01 8,175347 0,817535 53 0,441667 0,817535 7,357812 17 1701 11,29327 1,129327 53 0,441667 1,129327 10,16394 (với X là kí hiệu tầng, X = 6 đến 9 và X = 11 đến 16). - Xác định trạng thái điểm hoà trộn C: IC = IT. , kJ/kg dC = dT., g ẩm/kg Với : + Trạng thái không khí trong nhà (điểm T): IT = 55,3 kJ/kg; dT = 11,9 g ẩm/kg. + Trạng thái không khí ngoài trời (điểm N): IN = 85,3 kJ/kg; dN = 20,7 g ẩm/kg. Kết quả xác định điểm hoà trộn C được thể hiện trong bảng 4.4. Năng suất lạnh yêu cầu được xác định theo công thức 4.16 [2]. Q0 = G. (IC - IV) kW Trong đó: G - lưu lượng gió tuần hoàn trong phòng, kg/s IC, IV - Entanpi tại điểm C và điểm V, g ẩm/kg Kết quả xác định năng suất lạnh yêu cầu được ghi trong bảng 4.5. Bảng 4.4. Trạng thái không khí tại điểm hoà trộn C (IC, dC ) Tầng Phòng G, kg/s GN, kg/s GT, kg/s IC, kJ/kg dC, g ẩm/kg 1 101 2,657168 0,265717 2,391451 58,3 12,8 102 1,260847 0,126085 1,134762 58,3 12,8 103 5,085 0,625 4,46 59 13 104 1,296283 0,129628 1,166655 58,3 12,8 2 201 17,6 2,37 15,23 59,3 13,1 3 301 7,015221 0,701522 6,313699 58,3 12,8 302 0,533584 0,108333 0,425251 61,4 13,7 303 0,806106 0,080611 0,725495 58,3 12,8 304 0,993097 0,09931 0,893787 58,3 12,8 305 4,896814 0,489681 4,407133 58,3 12,8 306 2,295347 0,229535 2,065812 58,3 12,8 4 401 7,927788 0,792779 7,135009 58,3 12,8 402 1,882743 0,188274 1,694469 58,3 12,8 5 501 12,57881 1,257881 11,32093 58,3 12,8 502 1,882743 0,188274 1,694469 58,3 12,8 6á8 X01 5,268713 0,526871 4,741842 58,3 12,8 X02 2,629292 0,262929 2,366363 58,3 12,8 X03 4,949027 0,494903 4,454124 58,3 12,8 X04 1,78354 0,178354 1,605186 58,3 12,8 9 901 5,415941 0,541594 4,874347 58,3 12,8 902 2,730265 0,273027 2,457239 58,3 12,8 903 5,037876 0,503788 4,534088 58,3 12,8 904 1,78354 0,178354 1,605186 58,3 12,8 10 1001 3,308673 0,330867 2,977806 58,3 12,8 1002 7,350792 0,735079 6,615713 58,3 12,8 11á16 X01 8,175347 0,817535 7,357812 58,3 12,8 17 1701 11,29327 1,129327 10,16394 58,3 12,8 (với X là kí hiệu tầng, X = 6 đến 9 và X = 11 đến 16). Bảng 4.5. Năng suất lạnh yêu cầu Q0 Tầng Phòng G, kg/s IC, kJ/kg IV, kJ/kg Q0, kW 1 101 2,657168 58,3 44 38 102 1,260847 58,3 43,5 18,66 103 5,085 59 44 76,3 104 1,296283 58,3 44 18,54 2 201 17,6 59,3 44 269,3 3 301 7,015221 58,3 44 100,32 302 0,533584 61,4 38 12,49 303 0,806106 58,3 44 11,53 304 0,993097 58,3 44 14,2 305 4,896814 58,3 44 70,02 306 2,295347 58,3 45,2 30,07 4 401 7,927788 58,3 44 113,37 402 1,882743 58,3 44 26,92 5 501 12,57881 58,3 45,2 164,78 502 1,882743 58,3 44 26,92 6á8 X01 5,268713 58,3 45,2 69,02 X02 2,629292 58,3 44 37,6 X03 4,949027 58,3 44 70,77 X04 1,78354 58,3 44 25,5 9 901 5,415941 58,3 45,2 70,95 902 2,730265 58,3 44 39,04 903 5,037876 58,3 44 72,04 904 1,78354 58,3 44 25,5 10 1001 3,308673 58,3 44 47,31 1002 7,350792 58,3 45,2 96,3 11á16 X01 8,175347 58,3 45,2 107,1 17 1701 11,29327 58,3 45,5 144,55 (với X là kí hiệu tầng, X = 6 đến 9 và X = 11 đến 16). chương 5. tính chọn máy và thiết bị Ngày nay, với sự phát triển vượt bậc của khoa học và kỹ thuật nên hệ thống điều hoà không khí phần lớn đã được chế tạo thành các tổ hợp nguyên cụm hoàn chỉnh hoặc các tổ hợp gọn ... vừa đảm bảo chất lượng, tuổi thọ, độ tin cậy cao của hệ thống, đơn giản được hầu hết các công việc thiết kế tính toán riêng lẻ các bộ phận rời rạc như máy nén, thiết bị ngưng tụ, bay hơi, tiết lưu ... đơn giản được rất nhiều công việc lắp đặt, căn chỉnh, vận hành, chạy thử tại hiện trường. Cũng giống như hệ thống lạnh, năng suất của một hệ thống hoặc một máy điều hoà không khí không phải cố định mà luôn thay đổi theo điều kiện môi trường, nghĩa là năng suất lạnh của máy điều hoà nhiệt độ tăng khi nhiệt độ trong phòng tăng và nhiệt độ ngoài nhà giảm và ngược lại giảm khi nhiệt độ trong phòng giảm và nhiệt độ ngoài nhà tăng: Q0 = f(t0, tk). Nhà chế tạo thường cho năng suất lạnh của máy điều hoà không khí ở dạng đồ thị và ở dạng bảng phụ thuộc nhiệt độ trong nhà và bên ngoài trong catalog kỹ thuật. Trong catalog thương mại chỉ có năng suất lạnh ở một chế độ tiêu chuẩn nên muốn biết năng suất lạnh ở chế độ khác cần phải tính toán hiệu chỉnh theo chế độ làm việc thực. Nói chung khi chọn máy điều hoà không khí cần thoả mãn các vấn đề sau: * Phải chọn máy có đủ năng suất lạnh yêu cầu ở đúng chế độ làm việc đã tính toán. Nếu do đòi hỏi của chủ đầu tư hoặc tính chất quan trọng của công trình đôi khi còn cần có năng suất lạnh dự trữ. Tổng năng suất lạnh của máy chọn phải lớn hơn hoặc bằng năng suất lạnh tính toán ở chế độ làm việc thực tế đã cho. Lý do vì năng suất lạnh thực tế của một máy điều hoà không phải cố định như giá trị ghi trên mác máy. * Phải chọn máy có năng suất gió đạt yêu cầu thiết kế. Năng suất gió trong catalog máy phải bằng hoặc lớn hơn năng suất gió tính toán. Nếu không đảm bảo được năng suất gió, máy điều hoà sẽ không đạt được năng suất lạnh tính toán, do chế độ lệch khỏi chế độ mà máy có thể sản ra năng suất lạnh yêu cầu. 5.1. Lựa chọn hệ thống điều hoà không khí Qua phân tích đặc điểm của các hệ thống điều hoà không khí hiện nay và đặc điểm của công trình:”Toà nhà làm việc và văn phòng cho thuê công ty thực phẩm miền Bắc - đường Minh Khai - Hà Nôi”. Ta chọn hệ thống điều hoà VRV để thiết kế điều hoà cho công trình. Những lợi thế của hệ thống điều hoà VRV so với hệ thống trung tâm nước lắp cho nhà cao tầng: * Về năng suất lạnh: Với dãy công suất dàn nóng từ 5, 8, 10, ..., 48 HP và kết hợp các dàn nóng khác nhau, VRV có khả năng thích ứng cao hơn với mọi nhu cầu năng suất lạnh từ 7 đến hàng ngàn kW, trong khi các tổ máy làm lạnh nước (WC - water chiller) có số bậc điều chỉnh nhỏ hơn nhiều. * Không gian và thời gian lắp đặt cho hệ VRV nhỏ hơn nhiều vì đường ống gas rất bé so với hệ thống đường ống nước và đường ống gió. Thời gian lắp đặt cho hệ VRV cũng ngắn hơn vì đơn giản hơn, gần giống như lắp điều hoà hai cụm, không phải đi các đường ống nước. Công việc tại hiện trường ít do đó độ tin cậy cũng cao hơn. Hệ VRV không cần phòng máy và phòng AHU. Các diện tích làm phòng máy của hệ trung tâm nước có thể dùng làm gara và các phòng AHU có thể dùng để cho thuê hoặc tăng diện tích sử dụng vì các dàn nóng của hệ VRV đặt trên tầng thượng và không có AHU. Công việc lắp đặt dàn nóng cũng đơn giản hơn vì tất cả các mô đun dàn nóng đều có thể đưa lên tầng thượng bằng thang máy trong khi hệ trung tâm nước cần có cần cẩu. * Về vận hành: Hệ trung tâm nước cần có một đội thợ vận hành trong khi hệ VRV không cần vì khả năng tự động hoá cao nên có khả năng hoạt động hoàn toàn tự động hàng năm trời. * Việc sử dụng ngoài giờ hành chính: Hầu hết các toà nhà văn phòng chỉ chạy máy trong giờ hành chính (từ 8 giờ đến 17 giờ) nên các phòng giám đốc, vi tính, thông tin liên lạc ... và các văn phòng cho thuê phải lắp riêng thêm hệ cục bộ khi dùng hệ trung tâm nước rất bất tiện để các hệ cục bộ đảm bảo điều hoà ngoài giờ hành chính. Hệ VRV thuận tiện hơn nhiều vì có thể sử dụng 24/24 giờ với bất kỳ phần trăm tải lạnh nào, ở bất kỳ phòng nào. * Tổn thất do quán tính nhiệt: Hệ trung tâm nước có tổn thất quán tính nhiệt rất lớn nếu sử dụng cho toà nhà văn phòng làm việc theo giờ hành chính. Lúc 17 giờ máy dừng, toàn bộ khối nước lạnh 70C trong hệ thống nóng lên đến nhiệt độ môi trường. Ngày hôm sau, khoảng 7 giờ, thợ vận hành lại phải cho máy chạy trước để đến 8 giờ, toàn bộ khối nước lạnh đó lại được làm lạnh từ nhiệt độ mội trường xuống đến 70C để đưa đi làm mát các phòng. Hệ VRV làm lạnh trực tiếp bằng gas lạnh nên tổn hất do quán tính nhiệt là bằng 0. Từ đây ta cũng thấy hệ trung tâm nước chỉ thích hợp cho các xưởng sản xuất như sợi, dệt, in ấn, làm việc 3 ca 24/24 giờ. * Khả năng tính tiền điện riêng biệt: Ví dụ 1 toà nhà cho thuê, các hộ thuê rất muốn trả tiền điện theo thực tế mình đã sử dụng, nhưng hệ trung tâm nước không có khả năng tính tiền điện riêng biệt mà chỉ có thể trả khoán theo diện tích, nghĩa là người thuê không dùng nhưng vẫn phải trả. Trong khi hệ VRV người ta có khả năng tính tiền điện riêng biệt tuỳ theo mức độ họ đã sử dụng. * Sưởi ấm mùa đông: Hệ VRV sưởi ấm mùa đông rất dễ dàngvới loại máy hai chiều bơm nhiệt, giá máy hầu như không đắt hơn. Trong khi đó, hệ trung tâm nước giải nhiệt nước không có khả năng sưởi ấm bằng bơm nhiệt mà phải dùng dàn sưởi điện trở hoặc nồi hơi. Chỉ có hệ trung tâm nước giải nhiệt gió mới có thể sưởi ấm bằng bơm nhiệt. * Khả năng mở rộng công suất: Hệ VRV có khả năng mở rộng công suất bất kỳ trong khi hệ trung tâm nước không có khả năng vì sẽ phải thay đổi lại toàn bộ hệ thống đường ống nước. * Vốn đầu tư: Trước đây hệ VRV đắt hơn khoảng 20á30% nhưng hiện nay vốn đầu tư của hai hệ này gần như ngang nhau. * Giá vận hành: Theo các nhà chế tạo thì do hệ VRV có máy nén biến tần, động cơ một chiều, van tiết lưu điện tử, trình độ tự động hoá rất cao nên tiêu tốn điện năng thấp hơn so với hệ trung tâm nước tới 50%. Thực tế một số công trình ở Việt Nam cho thấy tiết kiệm điện đạt trên 30%. Với một hệ thống điều hoà không khí thì tiền vốn đầu tư so với chi phí điện năng lâu dài cho cả đời máy (suốt tuổi thọ của máy) rất là nhỏ bé. Do đó tiết kiệm điện năng là điều cần đặc biệt quan tâm trong bài toán tối ưu về kinh tế khi lựa chọn hệ thống điều hoà không khí, nhất là đối với một toà nhà văn phòng cao tầng. 5.2. Lựa chọn các thiết bị chính của hệ thống Hệ thống VRV bao gồm một số thiết bị chính sau: + Cụm dàn lạnh. + Cụm dàn nóng giải nhiệt gió. + Hệ thống ống gas và bộ chia gas (Refnet). + Hệ thống gió tái thu hồi nhiệt. 5.2.1. Chọn dàn lạnh Chọn dàn lạnh được tiến hành dựa vào hai thông số chính sau: - Năng suất lạnh yêu cầu (Q0, kW). - Năng suất gió yêu cầu (G, kg/s). Ta chọn hệ thống dàn lạnh trong catalog thương mại VRV II [4] của hãng Daikin có đặc tính kỹ thuật vận hành ở chế độ tiêu chuẩn: Trong nhà: + Nhiệt độ bầu khô: 270C. + Nhiệt độ bầu ướt: 19,50C. Ngoài nhà: + Nhiệt độ bầu khô: 350C. Khi vận hành ở chế độ cụ thể, năng suất lạnh thực của máy phụ thuộc vào: + Nhiệt độ bay hơi, nhiệt độ ngưng tụ. + Nhiệt độ trong nhà và ngoài trời. + Chiều dài đường ống gas và độ cao giữa hai cụm dàn nóng và dàn lạnh. + Phụ thuộc vào trạng thái gió tươi... Do đó ta phải chọn máy phù hợp sao cho: Q0tt ³ Q0yc Trong đó: Q0tt - Năng suất lạnh thực tế ở chế độ vận hành Q0yc - Năng suất lạnh yêu cầu của không gian điều hoà Có nhiều phương pháp hiệu chỉnh năng suất lạnh thực của máy điều hoà nhưng ở đây ta đưa ra phương pháp hiệu chỉnh năng suất lạnh thực của máy điều hoà theo nhiệt độ trong nhà và ngoài trời. Phương pháp hiệu chỉnh năng suất lạnh: Điều kiện để sử dụng phương pháp này là: + Có một bảng năng suất lạnh phụ thuộc nhiệt độ trong nhà và ngoài trời của catalog kỹ thuật một máy điều hoà cùng loại, cùng một họ. + Lập bảng hệ số hiệu chỉnh từ bảng năng suất lạnh trong catalog kỹ thuật: aT = aT - Hệ số hiệu chỉnh năng suất lạnh Q0G - Năng suất lạnh catalog gốc có cùng nhiệt độ trong nhà và ngoài trời Q0TCG - Năng suất lạnh tiêu chuẩn catalog gốc (tT = 270C, tTư = 19,50C, tN = 350C) Năng suất lạnh thực: Q0 = aT. Q0TC Q0TC - Năng suất lạnh tiêu chuẩn tra được ở catalog thương mại Vậy muốn hiệu chỉnh năng suất lạnh ta phải tra được các thông số trong catalog kỹ thuật. Do catalog kỹ thuật là tài liệu công ty nên ở đây ta chọn máy theo catalog thương mại. Dàn lạnh được chọn theo thông số sau: Q0máy ³ 1,1. Q0yc ( Với Q0yc: năng suất lạnh yêu cầu của phòng điều hoà, kW). Gmáy ³ 1,1. G (lưu lượng không khí tuần hoàn của dàn lạnh phải lớn hơn lưu lượng không khí tính toán được). Trong đó Q0yc được nhân thêm hệ số K = 1,1 để đề phòng trường hợp hệ thống vận hành ở chế độ khắc nhiệt hơn chế độ vận hành cho trong catalog. ở đây ta chọn máy theo Q0máy tính được trong bảng 5.1 sau đó mới đi kiểm tra lại lưu lượng gió tuần hoàn trong phòng. Bảng 5.1. Năng suất lạnh của máy Q0máy Tầng Phòng Q0yc, kW k Q0máy, kW 1 101 38 1,1 41,8 102 18,66 1,1 20,5 103 76,3 1,1 83,9 104 18,54 1,1 20,4 2 201 269,3 1,1 296,2 3 301 100,32 1,1 110,4 302 12,49 1,1 13,7 303 11,53 1,1 12,7 304 14,2 1,1 15,6 305 70,02 1,1 77 306 30,07 1,1 33,1 4 401 113,37 1,1 124,7 402 26,92 1,1 29,6 5 501 164,78 1,1 181,3 502 26,92 1,1 29,6 6á8 X01 69,02 1,1 75,9 X02 37,6 1,1 41,4 X03 70,77 1,1 77,8 X04 25,5 1,1 28,1 9 901 70,95 1,1 78 902 39,04 1,1 42,9 903 72,04 1,1 79,2 904 25,5 1,1 28,1 10 1001 47,31 1,1 52 1002 96,3 1,1 105,9 11á16 X01 107,1 1,1 117,8 17 1701 144,55 1,1 159 (với X là kí hiệu tầng, X = 6 đến 9 và X = 11 đến 16). Ví dụ chọn dàn lạnh cho phòng 302: Với Q0máy = 13,7 kW, G = 0,553 kg/s. Từ bảng năng suất lạnh và lưu lượng gió yêu cầu ta chọn theo catalog thương mại được: 2 dàn FXF80LVE có tổng công suất lạnh là: Q0máy = 2. 9,3 = 18,6 kW. Tổng lưư lượng gió tuần hoàn trong phòng là: Gmáy = 2. 40. 1,2/60 = 0,8 kg/s. Vậy máy đã chọn thoả mãn yêu cầu. Các dàn lạnh của các phòng còn lại được trình bày trong bảng 5.2. Bảng 5.2. Thông số kỹ thuật chi tiết của các dàn lạnh Phòng Kí hiệu dàn Kiểu Số lượng Công suất lạnh, kW Lưu lượng gió m3/min Đường kính ống nối, mm Liquit Gas 101 FXF100LVE Cassette 4 11,6 26 9,5 19 102 FXF100LVE Cassette 2 11,6 26 9,5 19 103 FXF100LVE Cassette 8 11,6 26 9,5 19 104 FXF100LVE Cassette 2 11,6 26 9,5 19 201 FXF125LVE Cassette 21 14,5 30 9,5 19 301 FXA63LVE Treo tường 5 7,3 19 9,5 16 FXM250LVE Âm trần 3 28,8 72 12,7 29 302 FXF80LVE Cassette 2 9,3 20 9,5 16 303 FXF125LVE Cassette 1 14,5 30 9,5 19 304 FXF80LVE Cassette 2 9,3 20 9,5 16 305 FXF100LVE Cassette 8 11,6 26 9,5 19 306 FXF125LVE Cassette 3 14,5 30 9,5 19 401 FXF125LVE Cassette 6 14,5 30 9,5 19 FXF100LVE Cassette 6 11,6 26 9,5 19 402 FXF100LVE Cassette 3 11,6 26 9,5 19 501 FXF100LVE Cassette 19 11,6 26 9,5 19 502 FXF100LVE Cassette 3 11,6 26 9,5 19 X01 FXF100LVE Cassette 7 11,6 26 9,5 19 X02 FXF125LVE Cassette 4 14,5 30 9,5 19 X03 FXF100LVE Cassette 8 11,6 26 9,5 19 X04 FXF100LVE Cassette 3 11,6 26 9,5 19 Phòng Kí hiệu dàn Kiểu Số lượng Công suất lạnh, kW Lưu lượng gió m3/min Đường kí