Tình hình tổng quan về điều hòa không khí

Chương I. tổng quan về điều hòa không khí 1.1. Điều hòa không khí Điều hoà không khí là ngành khoa học nghiên cứu các phương pháp và thiết bị nhằm tạo ra và duy trì ổn định một môi trường vi khí hậu: nhiệt độ, độ ẩm, đảm bảo độ sạch của không khí, khống chế độ ồn và sự lưu thông hợp lý của dòng không khí... tùy theo mục đích sử dụng. Để đáp ứng được các yêu cầu của người sử dụng, hệ thống ĐHKK bao gồm các thiết bị chính sau: + Thiết bị xử lý không khí: dàn lạnh, dàn nóng, lọc bụi, tiêu âm… nhằm mục đích thay đổi trạng thái thông số trạng thái của không khí; + Thiết bị vận chuyển và phân phối không khí: quạt gió lạnh, miệng thổi, miệng hút, đường ống gió… giữ nhiệm vụ đưa không khí đã được xử lý tới nơi yêu cầu; + Thiết bị năng lượng: máy nén, thiết bị ngưng tụ, thiết bi tiết lưu, quạt gió nóng… làm nhiệm vụ cấp lạnh, cấp nước; + Thiết bị đo lường và điều khiển tự động: làm nhiệm vụ hiển thị các thông số trạng thái của không khí và điều khiển một cách tự động việc duy trì các thông số đó. 1.2. Tầm quan trọng của điều hoà không khí Cùng với sự phát triển vượt bậc về kinh tế, khoa học, công nghệ thì ĐHKK ngày càng khẳng định tầm quan trọng của mình đối với đời sống sinh hoạt, sản xuất của con người. 1.2.1. Trong sinh hoạt, dân dụng Môi trường khí hậu có ảnh hưởng trực tiếp rất lớn tới trạng thái của con người và được thể hiện qua các yếu tố: nhiệt độ t, độ ẩm tương đối j, tốc độ lưu chuyển không khí w, nồng độ các chất độc hại và độ ồn. Nhiệt độ là yếu tố gây ra cảm giác nóng, lạnh rõ rệt nhất đối với con người, do đây là yếu tố quyết định sự truyền nhiệt giữa bề mặt da và môi trường không khí xung quanh. Nhiệt độ của con người luôn là 370C mà nhiệt độ môi trường lại thường xuyên thay đổi vì vậy có sự chênh lệch nhiệt độ giữa người với môi trường xung quanh dẫn đến quá trình truyền nhiệt bằng đối lưu và bức xạ giữa cơ thể và môi trường. Khi nhiệt độ môi trường nhỏ hơn nhiệt độ cơ thể người thì con người sẽ có cảm giác lạnh và ngược lại. Độ ẩm tương đối là yếu tố quyết định điều kiện bay hơi mồ hôi vào không khí. Nếu không khí có độ ẩm vừa phải thì khi nhiệt độ cao, cơ thể đổ mồ hôi và mồ hôi bay vào không khí được nhiều sẽ gây cho cơ thể cảm giác dễ chịu hơn. Nếu độ ẩm quá lớn, mồ hôi thoát ra ngoài da bay hơi kém, sẽ dính lại trên da và gây cho con người có cảm giác khó chịu. Tốc độ lưu chuyển không khí ảnh hưởng tới cường độ toả nhiệt và toả chất của cơ thể. Khi tốc độ lưu chuyển không khí w quá lớn sẽ làm cho tốc độ cường độ toả nhiệt và toả chất của cơ thể lớn có thể gây nên tình trạng mất nhiệt nhanh dẫn đến con người có cảm giác mệt mỏi và đau đầu... Như vậy ta có thể thấy các yếu tố khí hậu có ảnh hưởng rất lớn tới sức khỏe của con người. Điều hoà không khí giúp tạo ra môi trường không khí trong sạch, có nhiệt độ, độ ẩm và vận tốc gió nằm trong phạm vi ổn định phù hợp với cảm giác nhiệt của cơ thể con người, ứng với các trạng thái lao động khác nhau, làm cơ thể con người cảm thấy dễ chịu, thoải mái, không nóng bức về mùa hè, rét buốt về mùa đông, bảo vệ được sức khỏe và phát huy được năng suất lao động cao nhất. 1.2.2. Trong công nghiệp, sản xuất Thành phần không khí và các thông số vật lý của nó có ảnh hưởng rất lớn tới các quy trình công nghệ trong các ngành công nghiệp, sản xuất. Mỗi quy trình công nghệ lại đòi hỏi những yêu cầu khác nhau về các thông số vật lý của môi trường. Vì vậy việc tạo ra một môi trường thích hợp là nhiệm vụ của lĩnh vực điều hoà không khí. Qua đó ta thấy Điều hoà không khí có vai trò và ý nghĩa hết sức quan trọng trong công nghiệp và sản xuất. Trong ngành cơ khí chính xác, chế tạo dụng cụ đo lường, dụng cụ quang học thì nhiệt độ và độ ẩm của không khí là những yếu tố có ảnh hưởng rất lớn đến chất lượng, độ chính xác và độ bền của sản phẩm. Đối với các ngành sản xuất bánh kẹo cũng cần phải có nhiệt độ, độ ẩm thích hợp. Nhiệt độ chế biến trong khoảng: 21 - 260C, độ ẩm tương đối 30 - 45%. Riêng đối với các bánh kẹo cao cấp: socola, cao su… yêu cầu nhiệt độ thấp hơn. Đối với các ngành sản xuất và chế biến thực phẩm: thịt, cá, sữa… nhiệt độ cao sẽ làm hỏng sản phẩm khi chế biến. Trong công nghiệp sợi, dệt Điều hoà không khí cũng có ý nghĩa hết sức quan trọng, độ ẩm và nhiệt độ có mối quan hệ mật thiết với nhau. Khi độ ẩm cao thì độ dính kết, ma sát giữa các sợi bông sẽ lớn và quá trình kéo sợi sẽ khó khăn. Ngược lại nếu độ ẩm thấp sẽ làm cho sợi dễ bị đứt, do đó hiệu quả kéo sợi giảm. Trong công nghiệp in ấn, phim ảnh, đặc biệt là in tiền, in nhiều màu đòi hỏi phải tiến hành trong điều kiện nhiệt độ và độ ẩm ổn định để kích thước của giấy, phim không bị co giãn thất thường. Bụi nhiều sẽ dễ bám vào bề mặt của giấy, phim ảnh làm giảm chất lượng sản phẩm. Nhiệt độ cao và độ ẩm thấp sẽ làm cho giấy và phim ảnh bị cong vênh, còn nếu độ ẩm quá cao thì sẽ làm cho sản phẩm bị ẩm, dính bết vào nhau. 1.2.3. Trong lĩnh vực văn hoá, nghệ thuật Để bảo quản những sản phẩm văn hoá nghệ thuật như tranh ảnh, tượng, sách cổ, hiện vật... trong các phòng trưng bày, viện bảo tàng, thư viện... để giữ gìn cho nhiều thế hệ sau này, thì việc duy trì được một môi trường không khí có các thông số vật lý hợp lý để đảm bảo chất lượng của sản phẩm thì Điều hoà không khí giữ một vai trò hết sức quan trọng. Như vậy, Điều hoà không khí không chỉ giữ vai trò rất quan trọng trong đời sống mà còn đảm bảo được chất lượng của cuộc sống con người cũng như nâng cao hiệu quả lao động và chất lượng của sản phẩm trong công nghiệp sản xuất. Đồng thời nó cũng có những ý nghĩa to lớn đối với việc bảo tồn các giá trị văn hóa và lịch sử. 1.3. Phân loại các 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, đáp ứng nhiều ứng dụng của các ngành kinh tế quốc dân. Có rất nhiều cách phân loại khác nhau nhưng có thể phân loại theo một số đặc điểm chủ yếu sau: 1.3.1. Theo mục đích sử dụng Theo mục đích sử dụng có thể chia ra làm hai hệ thống Điều hoà không khí như sau: 1.3.1.1. Hệ thống điều hoà tiện nghi Đây là hệ thống chỉ quan tâm đặc biệt tới nhiệt độ trong phòng, còn độ ẩm của không khí cho phép dao động trong phạm vi khá rộng từ 30% đến 70%. Hệ thống này thường dùng trong sinh hoạt dân dụng, do đó hệ thống này không có thiết bị tăng ẩm, các thiết bị điều khiển tự động tương đối giản đơn giản. 1.3.1.2. Hệ thống điều hoà công nghệ Hệ thống này đòi hỏi duy trì nghiêm ngặt cả về nhiệt độ và độ ẩm. Điều hoà công nghệ thường gặp trong sản xuất sợi dệt, cơ khí chính xác, các phòng bảo quản... Trong hệ thống thường có thiết bị tăng ẩm và các thiết bị điều khiển phức tạp, hiện đại. 1.3.2. Theo tính chất quan trọng 1.3.2.1. Hệ thống cấp 1 Đây là hệ thống có độ tin cậy cao, các thiết bị của hệ thống có thể duy trì các thông số không khí trong nhà thoả mãn mọi điều kiện thời tiết ngoài trời từ giá trị thấp nhất đến giá trị cao nhất. 1.3.2.2. Hệ thống cấp 2 Hệ thống này có độ tin cậy thấp hơn hệ thống cấp 2, nó duy trì được các thông số trong nhà ở một phạm vi cho phép với độ sai lệch không quá 200h một năm khi nhiệt độ và độ ẩm ngoài trời đạt các giá trị cực đại hoặc cực tiểu. 1.3.2.3. Hệ thống cấp 3 Hệ thống này duy trì các thông số trong nhà trong một phạm vi cho phép với một sai lệch tới 400h trong một năm. 1.3.3. Theo tính tập trung của hệ thống 1.3.3.1. Hệ thống điều hoà cục bộ Hệ thống điều hoà cục bộ gồm 2 loại chính: máy điều hoà cửa sổ và máy điều hoà tách có năng suất đến 7 kW. Đây là loại máy nhỏ, hoạt động hoàn toàn tự động, lắp đặt, vận hành, bảo trì, bảo dưỡng sửa chữa dễ dàng, tuổi thọ trung bình, độ tin cậy lớn, giá thành rẻ, rất thích hợp với các phòng và căn hộ nhỏ. - Máy điều hoà cửa sổ là loại máy nhỏ nhất cả về năng suất lạnh và kích thước cũng như khối lượng. Toàn bộ các thiết bị của loại máy này được đặt trong một vỏ gọn nhẹ. Năng suất lạnh không quá 7 kW. + Ưu điểm: Công việc lắp đặt và vận hành máy điều hoà cửa sổ đơn giản, không đòi hỏi đội ngũ vận hành có tay nghề cao, có thể chạy ở chế độ sưởi vào mùa đông, có khả năng lấy gió tươi, mà vốn đầu tư thấp, giá rẻ... + Nhược điểm: Khả năng làm sạch không khí kém, độ ồn cao, khó bố trí trên tường, tính thẩm mĩ không cao. - Máy điều hoà tách: máy điều hoà 2 cụm và máy điều hoà nhiều cụm. * Máy điều hoà 2 cụm: đây là hệ thống có một dàn nóng đặt ngoài nhà và hai hoặc nhiều hơn hai dàn lạnh đặt trong nhà. a. cụm ngoài nhà b. bộ điều khiển từ xa c. cụm trong nhà Hình 1.1. Máy điều hoà 2 cụm. + Ưu điểm: Loại máy này có khả năng giảm được tiếng ồn trong nhà, dễ bố trí dàn lạnh và dàn nóng, ít phụ thuộc vào kết cấu nhà, đảm bảo tính thẩm mỹ cao. + Nhược điểm: Không có khả năng lấy gió tươi, đường đi của môi chất dài, dây điện tốn hơn, giá thành đắt hơn. * Máy điều hoà nhiều cụm: 1 cụm ngoài nhà với 2 đến 7 cụm ngoài nhà, dùng cho hộ gia đình có nhiều phòng. Máy điều hoà nhiều cụm cũng có 2 loại: loại một chiều và loại 2 chiều nóng, lạnh. 1.3.3.2. Hệ thống điều hoà tổ hợp ghép Máy điều hoà tách a. Máy điều hoà tách không ống gió Máy điều hoà tách của hệ thống điều hoà tổ hợp và hệ thống điều hoà cục bộ chỉ khác nhau về kích thước máy và năng suất lạnh. Cụm dàn nóng và cụm dàn lạnh có nhiều kiểu dáng hơn. Cụm dàn nóng có kiểu quạt hướng trục thổi lên trên với ba mặt dàn. Cụm dàn lạnh ngoài kiểu treo tường còn có kiểu treo trần, giấu trần, kê sàn, giấu tường... Dàn lạnh có năng suất lạnh lớn nên có thể lắp thêm ống phân phối gió để phân phối gió cho cả phòng lớn hoặc nhiều phòng khác nhau. Dàn lạnh rất đa dạng, có nhiều kiểu hình dáng và vị trí lắp đặt khác nhau như treo tường, treo trần, dấu trần, kê sàn, giấu tường, cassette... Ưu, nhược điểm của loại máy này cũng giống như máy điều hoà cục bộ tách. Nhược điểm chính là không có khả năng lấy gió tươi nên cần có quạt thông gió đặc biệt cho không gian đông người hội họp. Thường người ta bố trí quạt xả gắn trần trên tường sát trần nhà. Không khí nóng bốc lên trên được quạt hút xả ra ngoài, không khí tươi sẽ lọt vào phòng qua các khe hở. Thông gió kiểu này dễ gây đọng sương vì không khí tươi có nhiệt độ và độ ẩm lớn. Hình dạng của máy điều hoà tách có ống gió thể hiện trên hình 1.2 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, năng suất lạnh từ 12.000 BTU/h đến 240.000 BTU/h. Dàn lạnh bố trí quạt ly tâm cột áp cao nên có thể lắp thêm ống gió để phân phối đều gió trong phòng rộng hoặc đưa gió đi xa phân phối đến cho các phòng khác. Hình dạng của máy điều hoà tách có ống gió thể hiện trên hình 1.3. a. Dàn lạnh áp trần b. Dàn lạnh treo tường c. Dàn lạnh Cassette d. Điều hoà kiểu tủ e. Các loại dàn nóng Hình 1.2. Máy điều hoà 2 cụm không ống gió a. Dàn lạnh âm trần b. Dàn lạnh gắn trần 1 ống gió Hình 1.3. Máy điều hoà 2 cụm có ống gió c. Máy điều hoà dàn ngưng đặt xa Hầu hết các máy điều hoà tách có máy nén bố trí đặt chung với cụm dàn nóng. Nhưng trong một số trường hợp máy nén lại được bố trí trong cụm dàn lạnh. Trường hợp này người ta gọi là máy điều hoà có dàn ngưng đặt xa. Trên hình 1.4 có cụm dàn nóng gồm quạt hút và dàn ngưng đặt chung quanh, dàn lạnh kiểu tủ có quạt ly tâm gió lạnh và máy nén bố trí bên trong. Máy này là loại 2 chiều kiểu bơm nhiệt dùng 1 van đảo chiều. Mỗi dàn đều có 1 van tiết lưu và 1 van 1 chiều. Ưu nhược điểm của máy điều hoà dàn ngưng đặt xa cũng giống như ưu nhược điểm của máy điều hoà tách nói chung. Tuy nhiên do máy nén đặt cùng dàn lạnh nên độ ồn trong nhà cao, vì vậy nó không thích nghi với điều hoà tiện nghi. Máy điều hoà dàn ngưng đặt xa được sử dụng chủ yếu cho điều hoà công nghệ hoặc thương nghiệp và những nơi không yêu cầu độ ồn thấp. Hình 1.4. Máy điều hoà có dàn ngưng đặt xa, 2 chiều 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 lọc sấy ; 9. vách ngăn ; 10. máy phun ẩm khi cần Máy điều hoà nguyên cụm 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. Quạt dàn lạnh là loại quạt ly tâm cột áp cao. Máy được bố trí phân phối gió lạnh và ống gió hồi. Ngoài khả năng lắp đặt máy trên mái bằng của phòng điều hoà, nó còn có khẳ năng lắp ở mái hiên hoặc giá chìa sau đó bố trí đường ống gió cấp và gió hồi hợp lý và đúng kỹ thuật. Máy điều hoà lắp mái có nhiều ưu điểm như : nhỏ gọn, độ rung và độ ồn nhỏ. Hình 1.5. Máy điều hoà lắp mái b. Máy điều hoà nguyên cụm giải nhiệt nước Đây là 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. Do bình ngưng làm mát bằng nước nên máy thường đi kèm với tháp giải nhiệt và bơm nước. Ưu điểm cơ bản là : + Được sản xuất hàng loạt và lắp ráp hoàn chỉnh tại các nhà máy nên máy rất gọn nhẹ, giá thành rẻ; + Dễ dàng trong việc vận chuyển, lắp đặt, vận hành và bảo dưỡng; + Có cửa lấy gió tươi, bố trí dễ dàng cho các phân xưởng sản xuất, nhà hàng, siêu thị, chấp nhận được độ ồn cao; + Bố trí dễ dàng cho các phân xưởng sản xuất và các nhà hàng, siêu thị chấp nhận được độ ồn cao. Nếu dùng cho điều hoà tiện nghi cần bố trí thiết bị tiêu âm. c. Máy điều hoà VRV Máy điều hoà VRV là loại máy điều chỉnh năng suất lạnh qua việc điều chỉnh lưu lượng môi chất. Máy VRV có thể có từ 8 đến 16 dàn lạnh đặt trực tiếp trong phòng. Chiều cao lắp đặt và chiều dài đường ống giữa cụm dàn nóng và dàn lạnh được tăng lên đáp ứng được cho các toà nhà cao tầng như văn phòng, khách sạn, nhà nghỉ... Hình 1.6. Máy điều hoà VRV Máy điều hoà VRV chủ yếu dùng cho điều hoà tiện nghi và có các đặc điểm sau: + Tổ ngưng tụ có 2 máy nén, trong đó một máy nén điều chỉnh năng suất lạnh theo kiểu ON – OFF, máy còn lại điều chỉnh bậc theo máy biến tần nên số bậc điều chỉnh từ 0 đến 100% gồm 21 bậc đảm bảo năng lượng tiết kiệm hiệu quả; + Các thông số vi khí hậu được khống chế phù hợp với từng nhu cầu vùng, kết nối trong mạng điều khiển trung tâm; + Các máy VRV có các dải công suất hợp lý lắp ghép với nhau thành các mạng đáp ứng nhu cầu năng suất lạnh khác nhau từ 7 kW đến hàng ngàn kW cho các toà nhà cao tầng hàng trăm mét với hàng ngàn phòng đa chức năng; + VRV giải quyết tốt vấn đề hồi dầu về máy nén. Vì vậy cụm dàn nóng có thể cao hơn dàn lạnh đến 50 m và các dàn lạnh có thể đặt cách nhau cao tới 15m. Đường ống dẫn ga từ dàn nóng đến dàn lạnh có thể xa tới 100m, tạo điều kiện cho việc bố trí máy móc dễ dàng hơn; + Khả năng bảo dưỡng sửa chữa rất năng động và nhanh chóng nhờ các thiết bị tự phát hiện hư hỏng chuyên dùng; + So với hệ trung tâm nước, hệ VRV rất gọn nhẹ vì cụm dàn nóng bố trí trên tầng thượng hoặc bên sườn toà nhà còn đường ống dẫn môi chất lạnh có kích thước nhỏ hơn nhiều so với đường ống nước lạnh và đường ống gió; + Có thể kết hợp làm lạnh và sưởi ấm trong phòng cùng một hệ thống kiểu bơm nhiệt hoặc thu hồi nhiệt hiệu suất cao; + Giống như máy điều hoà 2 cụm, máy VRV có nhược điểm là không lấy được gió tươi vì vậy phải có quạt lấy gió tươi từ bên ngoài. 1.3.3.3. Hệ thống điều hoà trung tâm nước Hệ thống điều hoà trung tâm nước là hệ thống sử dụng nước lạnh 70C 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, vận chuyển và phân phối không khí. Ngoài ra còn có 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. Máy làm lạnh nước chính là bộ phận quan trọng nhất của hệ thống điều hoà trung tâm nước. Máy làm lạnh nước gồm 2 loại: máy làm lạnh nước giải nhiệt nước và máy làm lạnh nước giải nhiệt gió. 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 Hình 1.7. Sơ đồ nguyên lý hệ thống điều hoà trung tâm nước đơn giản: 1. động cơ; 2. máy nén; 3. bình ngưng; 4. tiết lưu; 5. bình bay hơi; 6. bơm nước giải nhiệt; 7. tháp giải nhiệt; 8. bơm nước lạnh; 9. dàn FCU; 10. dàn AHU Máy làm lạnh nước giải nhiệt nước (Water Cooled Water Chiller): Hình 1.8. Máy làm lạnh nước giải nhiệt nước Máy làm lạnh nước giải nhiệt gió (Air Cooled Water Chiller): Hình 1.9. Máy làm lạnh nước giải nhiệt gió 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. Hiện nay đối với công trình lớn và hiện đại người ta thường sử dụng VRVII hoặc hệ thống Điều hòa Trung tâm nước. Việc sử dụng hệ thống nào còn phụ thuộc vào yêu cầu chất lượng của chủ đầu tư cũng như kinh phí ban đầu, liên quan đến bài toán kinh tế – kỹ thuật. Sau đây là bản so sánh giữa hai hệ thống: Bảng 1.1. So sánh các chỉ tiêu kinh tế - kỹ thuật của hai hệ thống STT Các chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật Hệ thống điều hoà không khí trung tâm Chiller Hệ thống điều hoà không khí kiểu VRV II I Các chỉ tiêu thiết kế (Nhiệt độ, độ ẩm, độ sạch không khí) Đảm bảo yêu cầu của công trình. Đảm bảo yêu cầu cho công trình. II Các chỉ tiêu kỹ thuật 1 Công suất máy Công suất máy lớn, phù hợp với công trình lớn và vừa. Số bậc điều chỉnh nhỏ hơn nhiều. Với dãy công suất dàn nóng từ 5,8,10,… 48 HP và kết hợp với các dàn nóng khác nhau,có khả năng thích ứng cao hơn với mọi nhu cầu năng suất lạnh từ 7 kW đến hàng ngàn kW. 2 Phương án kiến trúc - Hệ thống điều hoà không khí trung tâm cần nhiều diện tích sử dụng để bố trí phòng máy, phòng bơm và phòng điều khiển trung tâm. Nếu là hệ thống điều hoà trung tâm giải nhiệt nước thì cần diện tích lớn cho bơm nước lạnh và bơm nước giải nhiệt. Cần diện tích mái cho hệ thống tháp giải nhiệt. - Việc bố trí các đường ống nước sẽ gặp khó khăn, dễ ảnh hưởng đến các hệ thống khác. - Không cần nhiều diện tích để bố trí thiết bị. Các dàn giải nhiệt chỉ cần bố trí trên mái, ít ảnh hưởng đến các các hệ thống khác - Đường ống ga gọn nhẹ, dễ bố trí đi dưới trần. 3 Phương án xây dựng - Hệ thống cồng kềnh, việc lắp đặt phức tạp. - Lắp đặt các đường ống nước, đường ống gió sẽ ảnh hưởng đến các hạng mục khác. - Thời gian thi công lâu, dễ ảnh hưởng đến tiến độ công trình. - Hệ thống đơn giản dễ lắp đặt, thi công nhanh, khi thi công không ảnh hưởng đến các hạng mục khác. 4 Kiểu dáng kiến trúc - Không có nhiều sự lựa chọn cho các kiểu dáng dàn lạnh. Các dàn lạnh có kiểu dáng đơn giản, không phù hợp với công trình có tính chất hiện đại. - Các dàn lạnh có hình thức mẫu mã đẹp, phong phú. Có thể lựa chọn được nhiều kiểu dàn lạnh cho phù hợp với công trình. 5 Quá trình vận hành - Hệ thống vận hành phức tạp. Luôn phải có một bộ phận trực vận hành hệ thống. - Hầu hết các toà nhà văn phòng chỉ chạy máy trong giờ hành chính, nên các phòng nào thường làm việc cả ngoài giờ hành chính (giám đốc, thông tin liên lạc…) phải lắp riêng thêm hệ cục bộ rất bất tiện. - Khi hệ thống vận hành có sự cố thì phải dừng toàn bộ hệ thống để sửa chữa bảo dưỡng. - Vận hành đơn giản, vì khả năng tự động hoá cao nên có khẳ năng hoạt động hoàn toàn tự động. - Thuận tiện hơn nhiều vì có thể sử dụng 24/24h với bất kỳ % tải lạnh nào, ở bất kỳ phòng nào. - Khi hệ thống có sự cố ở bộ phận nào thì chỉ cần kiểm tra bảo dưỡng ở bộ phận đó, hệ thống vẫn hoạt động bình thưòng. 6 Khă năng mở rộng công suất Không có khả năng mở rộng công suất vì sẽ phải thay đổi lại toàn bộ hệ đường ống nước. Có khả năng mở rộng công suất bất kỳ. 7 Sưởi ấm mùa đông Hệ TTN 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 TTN giải nhiệt gió mới có thể sưởi ấm bằng bơm nhiệt. Sưởi ấm mùa đông dễ dàng với loại máy 2 chiều bơm nhiệt, giá máy hầu như không đắt lắm. 8 Tổn thất do quán tính nhiệt Tổn thất quán tính nhiệt rất lớn nếu sử dụng cho toà nhà văn phòng làm việc theo giờ hành chính, vì mỗi lần khởi động lại máy sau một thời gian dừng dài phải mất một thời gian mới có thể sử dụng được. Hệ VRV làm lạnh trực tiếp bằng ga lạnh nên tổn thất do quán tính nhiệt là bằng 0. III Chỉ tiêu kinh tế - Chi phí lắp đặt lớn. Suất đầu tư ban đầu lớn. - Chi phí vận hành cao do tiêu thụ điện năng lớn. - Không có khả năng tính tiền điện riêng biệt. - Hệ thống cần có một bộ phận vận hành và bảo dưỡng sửa chữa. - Suất đầu tư ban đầu lớn. - Chi phí vận hành nhỏ do hệ thống có dải điều chỉnh tiêu thụ công suất lớn (từ 10% đến 100 %), tiêu tốn điện năng thấp hơn - Có khả năng tính tiền điện riêng biệt. - Hệ thống vận hành đơn giản nên không đòi hỏi phải có một bộ phận kỹ thuật vận hành máy. Chương ii. phân tích công trình và lựa chọn thông số tính toán 2.1. Giới thiệu về công trình Công trình TTĐHBCVT Hà Tĩnh với chức năng hoạt động trong lĩnh vực bưu chính. Cấu trúc của tòa nhà gồm 8 tầng, tạo thành một khối thống nhất từ tầng hầm tới tầng mái. Cụ thể: Mặt bằng tầng hầm (Độ cao: -3,6 m) Là tầng hầm nên có cầu thang dốc đi xuống, ở giữa là lối ra vào. Bao gồm: khu vực để xe của nhân viên, của khách, gara bưu chính, 1 phòng vệ sinh, khu vực trạm điện và cung cấp năng lượng cho tòa nhà. Ngoài ra, có 1 phòng giành cho nhân viên bảo vệ và cầu thang thông tầng. Mặt bằng tầng 1 (Độ cao: 0,0 m) Ra vào tầng hầm có thể đi từ dưới tầng hầm lên hoặc 2 cửa hướng Đông – Tây thông với bên ngoài. Tầng 1 gồm có 2 phòng lớn, mỗi phòng có thể chia ra làm 3 phòng nhỏ giữ chức năng phục vụ (giao nhận thư tín, bưu phẩm, chuyển phát nhanh...). Mặt bằng tầng 2 (Độ cao: 3,6 m) Đi từ tầng 1 lên, tầng 2 có 6 phòng, gồm 2 phòng tiếp khách, 2 phòng thông tin và 2 phòng làm việc. Mặt bằng tầng 3 – 5 (Độ cao: 7,2 m ứng với tầng 3, là 10,8 m với tầng 4 và 14,4 ứng với tầng 5). Từ tầng 3 đến tầng 5 có cấu trúc giống nhau. Mỗi tầng gồm 6 phòng, 4 phòng lớn là phòng làm việc của nhân viên, 2 phòng nhỏ là phòng làm việc của lãnh đạo. Mặt bằng tầng 6 (Độ cao: 18 m) Tầng 5 lên tầng 6 thông qua cầu thang thông tầng. Là tầng gồm 3 phòng phuc vụ đời sống sinh hoạt như nghỉ ngơi cho nhân viên, 3 phòng còn lại giữ chức năng là phòng đa năng Mặt bằng tầng 7 – tầng mái (Độ cao: 21,6 m) Tầng mái chỉ có 2 phòng kỹ thuật để điều hành hệ thống điện nước, điều hòa không khí. Còn lại là khoảng trống để bể nước và dàn ngoài của hệ thống ĐHKK. Như vậy, tòa nhà TTĐHBCVT – Hà Tĩnh có chiều cao tổng là 26 m. Từ tầng 1 đến tầng 6 mỗi tầng có 6 phòng chính có thể là phòng làm việc, phòng thông tin, phòng tiếp khách... Ngoài ra, tại mỗi tầng còn có 1 nhà vệ sinh, 1 cầu thang thông tầng và đại sảnh. Tại đại sảnh thường có chậu cảnh, bàn ghế, bình đun nước nóng... để nhân viên và khách nghỉ ngơi, thư giãn. Các phòng của công trình đều có trần giả, chiều dày trần giả là 600 mm, kết cấu trần sẽ được trình bày rõ ở phần sau. Như chúng ta đã biết, khí hậu Việt Nam nóng ẩm, mưa nhiều. Đặc biệt công trình đặt tại thị xã Hà Tĩnh, là nơi chịu ảnh hưởng của gió Lào có đặc điểm khô và nóng. Vì vậy, để nâng cao được hiệu quả làm việc cũng như đảm bảo điều kiện tiện nghi cho nhân viên thì việc lắp đặt ĐHKK cho công trình là thực sự cần thiết. Dựa vào đặc điểm cấu trúc công trình và yêu cầu của chủ đầu tư, hệ thống ĐHKK cần phải đáp ứng được các yêu cầu sau: + Đảm bảo thông số của không khí về nhiệt độ, độ ẩm, độ ồn... theo TCVN về thông gió và ĐHKK; + Lượng không khí tươi cần đảm bảo 20 m3/h.người; + Không khí tuần hoàn trong nhà phải thông thoáng, bố trí quạt thải trên nóc, tránh hiện tượng không khí từ các khu vệ sinh lan ra hành lang vào phòng; + Thiết kế hành lang, đại sảnh làm phòng đệm để tránh hiện tượng sốc nhiệt; + hệ thống ĐHKK có khả năng điều chỉnh năng suất lạnh và sưởi nhằm tiết kiệm điện năng và giảm chi phí vận hành; + Các thiết bị của hệ thống cần có độ tin cậy cao, vận hành tin cậy, đảm bảo mỹ quan cho công trình. Dựa vào đặc điểm cấu trúc công trình và yêu cầu của nhà đầu tư ta có bảng 2.1 thống kê về thông số công trình. Ký hiệu: Rxy + R: phòng; + x : chỉ số tầng; + y : chỉ số phòng, xem bản vẽ mặt bằng. Ký hiệu công năng của các phòng: + PLV: phòng làm việc; + PLĐ: phòng lãnh đạo; + PK: phòng khách; + PNN: phòng nghỉ ngơi; + PĐN: phòng đa năng; + PTT: phòng điều hành thông tin bưu điện; + PKT: phòng kỹ thuật. Theo bảng (3.2). [1], mật độ định hướng cho số mét vuông sàn cho một người ứng với văn phòng là 6 á 20 m2/người. ở đây lấy 8 m2/người. Bảng 2.1. Thông số và kích thước các phòng và các tầng của tòa nhà Tầng R1 R2 R3 R4 R5 R6 1 Công năng PLV PC PLV PLV PLV PLV Diện tích, m2 51 40 51 42 32 42 Chiều cao, m 3,2 3,2 3,2 3,2 3,2 3,2 Số người, n 6 5 6 5 4 5 2 Công năng PTK PTK PLV PTT PTT PLV Diện tích, m2 42 33 42 42 33 42 Chiều cao, m 3,2 3,2 3,2 3,2 3,2 3,2 Số người, n 5 4 5 5 4 5 3á5 Công năng PLV PLV PLV PLV PLD PLV Diện tích, m2 47 33 47 47 33 47 Chiều cao, m 3,2 3,2 3,2 3,2 3,2 3,2 Số người, n 6 4 6 6 1 6 6 Công năng PDN PDN PDN PNN PNN PNN Diện tích, m2 42 33 42 42 33 42 Chiều cao, m 3 3 3 3 3 3 Số người, n 5 4 5 5 4 5 7 Công năng - PKT - - PKT - Diện tích, m2 - 38,6 - - 37,6 - Chiều cao, m - 3 - - 3 - Số người, n - 3 - - 3 - 2.2. Thông số tính toán 2.2.1. Chọn cấp điều hòa Theo TCVN 5687 – 1992, ĐHKK được chia làm 3 cấp như sau: + Hệ thống ĐHKK cấp 1: duy trì được 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 ĐHKK cấp 2: duy trì thông số trong nhà ở một phạm vi cho phép với mức độ sai lệch không quá 200h một năm khi có biến thiên nhiệt độ và độ ẩm ngoài trời cực đại và cực tiểu; + Hệ thống ĐHKK cấp 3: duy trì được thông số trong nhà ở một phạm vi cho phép với độ sai lệch không quá 400 h một năm. Cấp ĐHKK quy định sai lệch cho phép các thông số trong nhà nhưng thực chất lại liên quan đến việc chọn thông số ngoài trời nên được sắp xếp vào thông số ngoài nhà. Cấp ĐHKK được chọn dựa vào các yêu cầu sau: + Yêu cầu về sự quan trọng của ĐHKK đối với công trình; + Yêu cầu của chủ đầu tư; + Khả năng vốn đầu tư ban đầu. Điều hòa cấp 1 có ưu điểm là độ tin và tính chính xác cao nhưng đòi hỏi chi phí rất lớn. Vì vậy, chỉ sử dụng đối với công trình quan trọng hoặc cho quá trình sản xuất công nghệ có yêu cầu kỹ thuật nghiêm ngặt. Ví dụ như lăng chủ tịch Hồ Chí Minh, các phân xưởng sản xuất linh kiện điện tử, quang học, cơ khí chính xác, các phân xưởng sản xuất thuốc hoặc dược liệu đặc biệt quan trọng. Điều hòa cấp 2 ứng dụng trong công trình ít quan trọng hơn: khách sạn 5 sao, bệnh viện Quốc tế, nhà Quốc hội... Điều hòa cấp 3 tuy có độ tin cậy không cao nhưng chi phí đầu tư thấp nên được sử dụng trong các công trình dân dụng, nơi công cộng: nhà hát, rạp chiếu phim, khách sạn, nhà hàng, bệnh viện, siêu thị, văn phòng, công sở... Qua phân tích đặc điểm công trình Nhà trung tâm điều hành BCVT bưu điện tỉnh Hà Tĩnh, ta chọn ĐHKK cấp 3 bởi lý do sau: + Đây là một công trình mang tính công cộng, không đòi hỏi nghiêm ngặt về chế độ nhiệt ẩm, số lượng người trong công trình thường xuyên thay đổi vì vậy việc duy trì chính xác các thông số nhiệt ẩm trong nhà với mọi phạm vi nhiệt độ ngoài trời là rất khó. + Là công trình phục vụ công việc trong giờ hành chính, vì vậy nhu cầu dùng điều hoà là không thường xuyên. Nếu lựa chọn hệ thống điều hoà cấp 1 hoặc cấp 2 thì chi phí đầu tư, lắp đặt và vận hành hệ thống là rất lớn, sẽ trở nên rất lãng phí so với mức độ quan trọng của công trình. 2.2.2. Chọn thông số tính toán trong nhà Thông số tính toán trong nhà: nhiệt độ (tT) và độ ẩm (T) được lựa chọn tùy vào yêu cầu công nghệ hay tiện nghi, có xét đến tính kinh tế. Đối với các công trình công cộng: văn phòng, hội trường, nhà văn hóa, công sở, rạp chiếu phim... thông số tính toán được chọn theo yêu cầu vệ sinh, nếu điều kiện cho phép nên chọn theo yêu cầu tiện nghi. Công trình thiết kế được đặt ở thị xã Hà Tĩnh, khí hậu trong năm được chia làm 2 mùa: mùa đông và mùa hè. Thông số tính toán sẽ được chọn theo từng mùa. Thông số tính toán trong nhà được lựa chọn dựa vào TCVN 5687 – 1992. Tuy nhiên, các phòng có công năng và trạng thái lao động khác nhau thì thông số trạng thái là khác nhau. Đối với hành lang hoặc không gian đệm sử dụng với mục đích để đảm bảo sức khỏe, tránh gây hiện tượng sốc nhiệt thì nhiệt độ được chọn sai khác một chút so với phòng chức năng. Theo TCVN 5687 – 1992 [1] các thông số vi khí hậu tối ưu thích ứng với các trạng thái lao động khác nhau của con người được cho trong bảng 2.2. Trong đó: t - nhiệt độ, - độ ẩm tương đối và là tốc độ gió không khí. Bảng 2.2. Thông số vi khí hậu tối ưu thích ứng với các trạng thái lao động Trạng thái Lao động Mùa đông Mùa hè t, 0C j, % w, m/s t, 0C j, % w, m/s Nghỉ ngơi 20 á 24 60 á 75 0,1 á 0,3 24 á 27 60 á 75 0,3 á 0,5 Lao động nhẹ 20 á 24 0,3 á 0,5 24 á 27 0,5 á 0,7 Lao động vừa 20 á 22 0,3 á 0,5 23 á 26 0,7 á 1,0 Lao động nặng 18 á 20 0,3 á 0,5 22 á 25 0,7 á 1,5 Điều kiện tiện nghi của con người được chọn như sau: Vào mùa hè: + Nhiệt độ trong nhà tT = 250C + Độ ẩm trong nhà jT = 65 % Từ các thông số trên, dựa vào đồ thị I – d của không khí ẩm ta tìm được các thông số còn lại của không khí là: + Entanpy: IT = 57,9 kJ/ kg + Độ chứa ẩm: dT = 14,9 g/ kg Vào mùa đông: + Nhiệt độ trong nhà tT = 200C + Độ ẩm trong nhà jT = 65 % Từ các thông số trên dựa vào đồ thị I – d của không khí ẩm ta tìm được các thông số còn lại: + Entanpy: IT = 44,1 kJ/ kg + Độ chứa ẩm: dT = 9,5 g/ kg Đối với các hành lang, để tránh sự chênh lệch nhiệt độ quá lớn giữa các vùng gây ra cho con người sự mất nhiệt đột ngột và sẽ dẫn đến tình trạng bị choáng ta chọn không gian hành lang làm không gian đệm. Nhiệt độ và độ ẩm của không gian đệm được chọn như sau: Vào mùa hè: + Nhiệt độ không gian đệm: tĐ = 300C + Độ ẩm không gian đệm: jĐ = 65 % Dựa vào đồ thị I – d của không khí ẩm ta có các thông số còn lại như sau: + Entanpy: IĐ = 74,5 kJ/ kg + Độ chứa ẩm: dĐ = 17,4 g/ kg Vào mùa đông: + Nhiệt độ trong không gian đệm: tĐ = 180C + Độ ẩm trong không gian đệm: jĐ = 65 % Dựa vào đồ thị I – d của không khí ẩm ta có được các thông số còn lại là: + Entanpy: IĐ = 39,1 kJ/ kg + Độ chứa ẩm: dĐ = 8,4 g/ kg Bảng 2.3. Thông số tính toán trong nhà Không gian Mùa Thông số Nhiệt độ,0C Độ ẩm, % Entanpy kJ/kg Độ chứa ẩm g/kg Trong nhà Hè 25 65 57,9 12,9 Đông 20 65 44,1 9,5 Không gian đệm Hè 30 65 74,5 17,4 Đông 18 65 39,1 8,4 2.2.3. Chọn các thông số tính toán ngoài trời Thông số tính toán ngoài trời tN và được chọn theo tiêu chuẩn Việt Nam TCVN 4088 –1985 và TCVN 5687 – 1992. [1]. Đối với hệ thống điều hoà không khí cấp 3 trạng thái không khí ngoài trời được chọn như sau: Mùa hè : + Nhiệt độ ngoài trời được chọn là ttb max chính là nhiệt độ trung bình của tháng nóng nhất; + Độ ẩm ngoài trời được chọn là chính là độ ẩm lúc 13 á 15 h của tháng nóng nhất. Mùa đông: + Nhiệt độ ngoài trời được chọn là ttb min chính là nhiệt độ trung bình của tháng lạnh nhất; + Độ ẩm ngoài trời được chọn là chính là độ ẩm lúc 13 á 15 h của tháng lạnh nhất. Theo bảng 1.8. [1] thông số tính toán ngoài trời ở khu vực Hà Tĩnh được chọn như sau: Bảng 2.4. Thông số tính toán ngoài trời Không gian Mùa Thông số Nhiệt độ, 0C Độ ẩm, % Entanpy kJ/kg Độ chứa ẩm g/kg Ngoài trời Mùa hè 33,9 59 85,8 20,3 Mùa đông 15,7 76 37,5 8,5 Chương iii. tính toán cân bằng nhiệt Đây là chương rất quan trọng trong các khâu tính toán thiết kế hệ thống ĐHKK cho một công trình. Trong chương này ta sẽ tập trung tính toán lượng ẩm thừa WT và nhiệt thừa QT. Từ đó, xác định đường tia quá trình, kiểm tra hiện tượng đọng sương, đọng ẩm trên vách. Hiện nay có rất nhiều phương án tính toán cân bằng nhiệt ẩm khác nhau nhưng có hai phương pháp hay 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. Dựa vào phần phân tích đặc điểm kết cấu công trình, yêu cầu của chủ đầu tư và bản vẽ mặt bằng xây dựng ta có: Nhiệt của tầng 1, tầng 2, tầng 6, tầng 7 tính riêng cho từng tầng; - Nhiệt từ tầng 3 đến tầng 5 chỉ tính cho một tầng, 2 tầng còn lại lấy kết quả tương tự, do có cấu trúc xây dựng và yêu cầu công năng giống nhau. 3.1. Tính cân bằng nhiệt Theo phương pháp truyền thống, nguồn nhiệt thừa bao gồm: Nhiệt tỏa từ tất cả các nguồn trong phòng; Nhiệt thẩm thấu qua các kết cấu bao che do chênh lệch nhiệt độ. Theo công thức (3.1). [1] ta có phương trình cân bằng nhiệt tổng quát: QT = Qtoả + Qtt QT – nhiệt thừa trong phòng, W; Qtoả – nhiệt toả ra trong phòng, W ; Qtt – nhiệt thẩm thấu từ ngoài vào qua kết cấu bao che do chênh lệch nhiệt độ, W. + QT > 0 : nhiệt thừa; + QT < 0 : nhiệt thiếu. 3.1.1. Tính toán nhiệt tỏa Qtoả = Q1 + Q2 + Q3 + Q4 + Q5 + Q6 + Q7 + Q8, W Trong đó: Q1 – nhiệt toả ra từ máy móc; Q2 – nhiệt toả ra từ đèn chiếu sáng; Q3 – nhiệt toả ra từ người; Q4 – nhiệt toả ra từ bán thành phẩm; Q5 – nhiệt toả ra từ bề mặt thiết bị trao đổi nhiệt; Q6 – nhiệt toả ra do bức xạ mặt trời qua cửa kính; Q7 – nhiệt toả ra do bức xạ mặt trời qua kết cấu bao che; Q8 – nhiệt toả ra do rò lọt không khí qua cửa. 3.1.1.1. Nhiệt toả ra từ máy móc Q1 Để tính được nhiệt tỏa ra từ máy móc ta cần xác định được công suất cơ điện của máy, coi điện năng biến hoàn toàn thành nhiệt năng. Nhiệt tỏa ra từ máy móc ở 2 mùa là như nhau. Theo công thức (3.12). [1] ta có nhiệt tỏa ra từ máy móc: Q1 = Nđc.Ktt.Kđt.( - 1 + KT ), 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. Như đã giới thiệu trong phần đặc điểm công trình, các phòng của tòa nhà chủ yếu là phòng làm việc nên máy móc chủ yếu là máy văn phòng: máy tính, máy in, quạt. Đối với mỗi phòng làm việc ta tính số người bằng số máy tính. Cả phòng sẽ có một máy in. Trên thực tế phòng chờ, phòng tiếp khách và phòng nghỉ ngơi số máy sẽ là rất ít, thậm chí là không có nhưng để tính dự phòng ta vẫn tuân thủ quy định trên. Máy tính, máy in là một thiết bị điện tử nên lượng nhiệt thải ra có thể lấy đúng bằng công suất điện tử của mỗi máy. Vì vậy, các hệ số phụ tải Ktt, hệ số thải nhiệt Kt, và hiệu suất làm việc thực của động cơ h đều lấy bằng 1. Mặt khác, do máy tính tại các công sở lấy bằng 1. Công suất của một máy tính là 250 W, công suất của máy in là 100W. Như vậy nhiệt tỏa ra do máy tính ở từng phòng được xác định theo công thưc cụ thể sau: Q1 = n. 250 +100, W Với n là số người trong phòng dùng điều hòa. Ví dụ tính toán cho phòng cụ thể: + Phòng 1 tầng 1 có diện tích sử dụng là 51 m2, có 6 máy tính và một máy in. Nhiệt tỏa ra do máy móc của phòng là: Q111 = 6.250 + 100 = 1600 W. + Phòng 3 tầng 6 có diện tích sử dụng là 42 m2 , có 5 máy tính và một máy in. Nhiệt tỏa ra do máy móc của phòng là: Q161 = 5.250 + 100 = 1350 W. Dựa vào số liệu của bảng 2.1, kết quả tính Q1 của các phòng còn lại của các tầng được tổng hợp như trongbảng 3.1 Bảng 3.1. Nhiệt toả từ máy móc, Q1, W Q1 (W): nhệt tỏa do máy móc Tầng R1 R2 R3 R4 R5 R6 1 1600 1350 1600 1350 1100 1350 2 1600 1350 1600 1350 1100 1350 3 á 5 1600 1100 1600 1600 850 1600 6 1350 1100 1350 1350 1100 1350 7 (Mái) - 850 - - 850 - Q1 = 51050 W Như vậy, nhiệt tỏa ra do máy móc thiết bị của tất cả các phòng ở các tầng là : Q1 = 51050 W 3.1.1.2 Nhiệt toả ra từ đèn chiếu sáng Q2 Theo công thức (3.13). [1], nhiệt toả ra từ đèn chiếu sáng được xác định như sau: Q2 = Ncs, W Ncs – tổng công suất của tất cả các đèn chiếu sáng, W. Ncs thường được tính theo tiêu chuẩn chiếu sáng. Tòa nhà TTĐHBCVT bao gồm chủ yếu là các phòng làm việc, văn phòng nên nhiệt tỏa do đèn chiếu sáng có thể tính theo mét vuông sàn. Theo yêu cầu của nhà đầu tư và tư vấn thì công suất chiếu sáng trên mỗi mét vuông sàn là 12 W/m2, tính giống nhau cho cả 2 mùa. = A.F , W Trong đó: + F: diện tích sàn, m2; + A: năng suất chiếu sáng trên mỗi m2 sàn, W/m2.. Ta lấy A = 12 W/m2.. Ví dụ tính toán cho phòng cụ thể: + Phòng 1 tầng 1 có diện tích sử dụng là 51 m2. Nhiệt tỏa ra do các nguồn sáng nhân tạo là: Q211 = 12. 51 = 612 W. + Phòng 3 tầng 5 có diện tích sử dụng là 47 m2. Nhiệt tỏa ra do do các nguồn sáng nhân tạo là: Q253 = 12. 47 = 564 W. Dựa vào số liệu của bảng 2.1, kết quả tính Q2 của các phòng còn lại của các tầng được tổng hợp như trong bảng 3.2 như sau: Bảng 3.2. Nhiệt toả từ đèn chiếu sáng, Q2, W Q2(W): nhiệt tỏa do đèn chiếu sáng Tầng R1 R2 R3 R4 R5 R6 1 612 480 612 504 384 504 2 504 396 504 504 396 504 3 á 5 564 396 564 564 396 564 6 504 396 504 504 396 504 7 (Mái) - 463 - - 451 - Q2 = 18770 W Như vậy, nhiệt tỏa ra từ các nguồn sáng nhân tạo của tất cả các phòng ở các tầng là: Q2 = 18770 W. Nhiệt toả ra từ người Q3 Nhiệt toả ra từ người thay đổi theo điều kiện vi khí hậu, cường độ lao động và thể trạng cũng như giới tính. Nhiệt độ không khí xung quanh càng thấp, nhiệt toả càng nhiều. Người càng to béo vạm vỡ, nhiệt toả ra càng nhiều và nói chung nhiệt toả của nam giới lớn hơn của nữ giới. Nhiệt tỏa từ người ra môi trường gồm nhiệt ẩn (bay hơi nước) và nhiệt hiện (do đối lưu và bức xạ). Nhiệt tỏa ra từ người ở mùa đông và mùa hè là khác nhau. Nhệt toả ra từ người được tính theo công thức (3.15). [1] như sau: = n. q, W Trong dó: n – số người làm việc trong phòng; q – nhiệt toả ra từ một người , W/ người. Q3 được xác định theo bảng 3.1. [1], giá trị q ở đây là của người đàn ông trưởng thành, còn đối với phụ nữ thì lấy bằng 85% trị số trong bảng này. Để bù vào sai số và tính dự trữ cũng như thuận tiên trong quá trình tính toán ta coi toàn bộ số người trong tòa nhà là nam. Dựa vào bảng (3.1). [1] ta có: - Mùa hè, nhiệt độ trong phòng tT = 250C, ứng với trạng thái lao động trung bình: q = 170 W/ người; - Mùa đông, nhiệt độ trong phòng tT = 200C, ứng với trạng thái lao động trung bình: q = 175 W/ người. Ví dụ tính toán cho phòng cụ thể: + Phòng 1 tầng 1 có diện tích sử dụng là 51 m2, có 6 người. Nhiệt tỏa ra do người là: Q311, hè = 170. 6 = 1020 W Q311, đông = 175. 6 = 1050 W + Phòng 3 tầng 5 có diện tích sử dụng là 47 m2, có 6 người. Nhiệt tỏa ra do người là: Q353,hè = 6.170 = 1020 W Q353,đông = 6.175 = 1050 W Dựa vào số liệu của bảng 2.1, kết quả tính Q3 của các phòng còn lại của các tầng được tổng hợp như trong bảng 3.3 và bảng3.4. Bảng 3.3. Nhiệt tỏa do người mùa hè, Q3, W Q3(W): nhiệt tỏa do người, mùa hè Tầng R1 R2 R3 R4 R5 R6 1 1020 850 1020 850 680 850 2 850 680 850 850 680 850 3 á 5 1020 680 1020 1020 170 1020 6 850 680 850 850 680 850 7 (Mái) - 510 - - 510 - Q3 = 31620 W Bảng 3.4. Nhiệt tỏa do người mùa đông, Q3, W Q3(W): nhiệt tỏa do người, mùa đông Tầng R1 R2 R3 R4 R5 R6 1 1050 875 1050 875 700 875 2 875 700 875 875 700 875 3 á 5 1050 700 1050 1050 175 1050 6 875 700 875 875 700 875 7 (Mái) - 525 - - 525 - Q3 = 32550 W Như vậy, nhiệt tỏa ra do người của các phòng ở tất cả các tầng là: + Mùa hè: Q3 = 31620 W + Mùa đông: Q3 = 32550 W 3.1.1.4. Nhiệt toả ra từ bán thành phẩm Q4 Theo công thức (3.16). [1], nhiệt tỏa ra từ bán thành phẩm được xác định theo công thức sau: Q4 = G4.Cp.(t2- t1) + W4.r, W Trong đó: + G4: khối lượng bán thành phẩm đưa vào, kg/s; + Cp : nhiệt dung riêng khối lượng của bán thành phẩm, kJ/kg.K; + t2, t1: nhiệt độ vào và ra của bán thành phẩm, 0C; + W4: lượng ẩm tỏa ra hoặc ngưng tụ vào bán thành phẩm; + r: nhiệt ẩn hóa hơi của nước, r = 2442 kJ/kg (ở 250C). Như vậy, Q4 cũng gồm 2 thành phần: nhiệt ẩn và nhiệt hiện. Nhiệt tỏa ra từ bán thành phẩm thường tính ở phân xưởng sản xuất và chế biến chè, thuốc lá, sợi dệt… chủ yếu là trong điều hòa công nghệ. Với đặc điểm công trình là hoạt động trong lĩnh vực bưu điện, các sản phẩm chủ yếu là bưu phẩm (thư từ, bưu phẩm…) nên ta có thể coi: . 3.1.1.5. Nhiệt toả ra từ thiết bị trao đổi nhiệt Q5 Nhiệt toả từ thiết bị trao đổi nhiệt được xác định theo công thức (3.17). [1] Q5 = tb . Ftb.(ttb – tT), W Trong đó: + tb: hệ số toả nhiệt do đối lưu và bức xạ từ thiết bị trao đổi nhiệt, W/m2.K; + Ftb: diện tích bề mặt thiết bị trao đổi nhiệt, m2; + ttb – tT: hiệu nhiệt độ bề mặt thiết bị trao đổi nhiệt và nhiệt độ trong phòng, K. Khi trong phòng có đặt các thiết bị trao đổi nhiệt, các đường ống dẫn môi chất có nhiệt độ làm việc khác với không gian điều hòa. Lúc đó, sẽ có một lượng nhiệt tỏa ra hoặc thu vào từ bề mặt các thiết bị trao đổi nhiệt. Trong các phòng làm việc, phòng nghỉ ngơi, phòng tiếp khách đều không có thiết bị trao đổi nhiệt. Chính vì vậy ta có thể coi: = 0. 3.1.1.6 Nhiệt toả do bức xạ mặt trời qua cửa kính Q6 Nhiệt toả ra do bức xạ mặt trời qua cửa kính phụ thuộc vào nhiều yếu tố, đó là: - 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 mặt 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… Nói chung, xác định được chính xác nhiệt toả do bức xạ là rất khó khăn. Ta xác định gần đúng theo công thức (3.18). [1] như sau: = Isđ.Fk.t1.t2.t3.t4 , W Trong đó: + Isđ cường độ bức xạ mặt trời lên mặt đứng, phụ thuộc hướng địa lý,W/m2. Khi tính toán ta tính cho thời điểm nóng nhất trong ngày, của tháng nóng nhất đó là lúc 8 đến 9 giờ và 15 đến 16 giờ tháng 7 hoặc tháng 8. Theo bảng 3.3. [1] ta có - Hướng Đông/ Tây Isđ = 590 W/m2 - Hướng Bắc Isđ = 143 W/m2 + Fk: diện tích cửa kính chịu bức xạ tại thời điểm tính toán, m2; + t1: hệ số trong suốt của kính, với kính một lớp t1 = 0,9; + t2: hệ số bám bẩn,với kính một lớp đặt đứng t2 = 0,8; + t3: hệ số khúc xạ, với kính một lớp khung kim loại t3 = 0,75; + t4: hệ số tán xạ do che chắn, với kính có rèm che trong t4 = 0,6. Do toàn bộ toà nhà đều trang bị cùng một loại cửa kính một lớp đặt đứng, khung kim loại và có rèm che trong nên có thể lấy chung một giá trị : t = t1. t2. t3. t4 = 0,9. 0,8. 0,75. 0,6 = 0,324. Do lượng nhiệt bức xạ qua cửa kính này phụ thuộc vào diện tích kính, hướng địa lý, thời gian bức xạ trong ngày nên ở đây ta tính tại hai thời điểm có cường độ bức xạ lớn nhất trong ngày là lúc 8 đến 9 giờ sáng là hướng Đông và kết thúc vào 12h trưa và lúc 15 đến 16 giờ chiều là hướng tây. Khi mặt trời quay về hướng Bắc thì kính hầu như không nhận trực tiếp bức xạ từ mặt trời, nếu là hướng Nam thì bức xạ rất hạn chế. Vì đây là hai thời gian khác nhau trong ngày nên khi tính tổng nhiệt thừa ta tính theo giá trị lớn hơn. Đó chính là nhiệt bức xạ theo hướng Đông - Tây. Ví dụ tính toán cho phòng cụ thể: - Phòng 3 tầng 1 có diện tích kính hướng Đông – Tây là 7,5 m2, nhiệt tỏa do bức xạ của phòng là: = 7,5. 590. 0,324 = 1433,70 W. - Phòng 1 tầng 3 có diện tích kính hướng Đông – Tây là 5,5 m2, nhiệt tỏa do bức xạ của phòng là: = 5,5. 590. 0,324 = 1051,38 W. Bảng 3.5. Nhiệt toả do bức xạ mặt trời qua cửa kính, Q6, W Tầng Phòng Isđ, W/m2 Fk, m2 t Q6, W 1 R1 590 7,5 0,324 1433,70 R2 590 2,0 0,324 382,32 R3 590 7,5 0,324 1433,70 R4 590 7,5 0,324 1433,70 R5 590 2,0 0,324 382,32 R6 590 7,5 0,324 1433,70 2 R1 590 11,0 0,324 2102,76 R2 590 4,5 0,324 860,22 R3 590 11,0 0,324 2102,76 R4 590 11,0 0,324 2102,76 R5 590 4,5 0,324 860,22 R6 590 11,0 0,324 2102,76 35 R1 590 5,5 0,324 1051,38 R2 590 4,5 0,324 860,22 R3 590 5,5 0,324 1051,38 R4 590 5,5 0,324 1051,38 R5 590 4,5 0,324 860,22 R6 590 5,5 0,324 1051,38 6 R1 590 11,0 0,324 2102,76 R2 590 8,0 0,324 1529,28 R3 590 11,0 0,324 2102,76 R4 590 11,0 0,324 2102,76 R5 590 8,0 0,324 1529,28 R6 590 11,0 0,324 2102,76 7 R2 590 - - - R5 590 - - - Q6 = 45878,4 W Như vậy, nhiệt tỏa ra do bức xạ qua kính là: Q6 = 45878,4 W. 3.1.1.7. Nhiệt tỏa do bức xạ mặt trời qua kết cấu bao che Q7 Bức xạ mặt trời chiếu vào phòng làm kết cấu bao che nóng lên hơn mức bình thường. ở đây chủ yếu tính cho mái. Còn nhiệt tỏa qua vách ta đã tính vào trong Q6 bởi vách tường bao với môi trường bên ngoài chủ yếu là kính, nhiệt tỏa ra cho chênh lệch nhiệt độ trong và ngoài tính theo Qtt. Nhiệt toả do bức xạ mặt trời qua mái phụ thuộc vào nhiều yếu tố và được xác định theo công thức (3.19). [1] Q7 = Cs.Ks.sinh.cosq.F.es.k/aN.sin(h+as), W Trong đó: + Cs = 1360 (W/m2): là hằng số bức xạ mặt trời; + Ks: là hệ số phụ thuộc vào mùa trong năm, mùa hè Ks = 0,97 ,mùa đông Ks = 1; + h, q: tương ứng là góc phương vị mặt trời , độ; + F: diện tích bề mặt nhận bức xạ , m2; + es: hệ số hấp thụ bức xạ mặt trời của bề mặt nhận bức xạ; + k: hệ số truyền nhiệt qua kết cấu bao che tính với Dt bao che bình thường, W/m2.K; + aN: hệ số toả nhiệt từ bề mặt bao che tới không khí ngoài trời, W/m2.K. Khu vực Hà Nội và các tỉnh có cùng vĩ độ (Hà Tĩnh) có góc cao mặt trời lúc 12 giờ trưa là khoảng 91027’, góc phương vị đối với mặt ngang là q = 00, đối với mặt đứng q = 900 ; hệ số as = 0,3 á 0,54. Khi đó Q7 có thể tính gần đúng theo công thức (3.20). [1] Q7 = 0,055.k.F. es.Is, W Trong đó: + Is : là cường độ bức xạ mặt trời theo phương ngang, tra bảng 3.3 [1] ta có: Is = 928 (W/m2.K) + es = 0,7 theo bảng 4.10. [1]; + k = + T = 10 W/m2.K, theo [1] : hệ số tỏa nhiệt không khí trong nhà với mặt trong của lớp trần giả, phụ thuộc vào kiểu tiếp xúc; + N = 20 W/m2.K, theo [1]: hệ số tỏa nhiệt giữa không khí bên ngoài trời với mặt ngoài của vách là lớp bê tông, phụ thuộc vào kiểu tiếp xúc; +,: là bề dày và hệ số dẫn nhiệt của các lớp vật liệu xây dựng kết cấu bao che. Mái của tòa nhà được tính cho các phòng R1, R3, R4, R6 ở tầng 6 và 2 phòng kỹ thuật ở tầng 7. Kết cấu của mái được thể hiện trên hình 3.1: 1 3 2 tN tW2 tW1 tT tN Hình 3.1. Kết cấu trần xây dựng 1. Lớp bê tông cốt thép có, theo bảng 4.11. [1], ta có: d1 = 100mm, l1 = 1,55 W/m.K; 2. Lớp không khí cách nhiệt, chống nóng, có d2 = 600mm; 3. Lớp trần giả bằng thạch cao, theo bảng 4.11. [1], ta có: d3 = 12mm, l3 = 0,23 W/m.K. Vì lớp không khí có tính chống nóng lên không thể coi là lớp không khí tĩnh vì có trao đổi nhiệt đối lưu. Vì vậy, muốn xác định được l2 cần xác định được nhiệt độ bề mặt của lớp không khí là tw1, tw2 và nhiệt độ trung bình tf = (tw1+ tw2)/2. Giả sử tw1 = 320C Theo phương trình truyền nhiệt qua vách phẳng: W/m2 + = 25 + 10,56.0,052 = 26,60 0C tf = = 29,30 0C Theo PL10. [1], nội suy ta có các thông số vật lý của không khí: g = 9,81 m/s2; l = 2,6688.10-2 W/m.độ; = 15,98.10-6 m2/s; Pr = 0,701; l = 0,6 m. Theo tiêu chuẩn đồng dạng: Gr = 9,81.. 0,63.(32 – 26,60) . = 685298017 > 106 Theo (7.17). [5] ta có hệ số đối lưu tương đương: = 0,4. ( Gr. Pr)0,2 = 0,4. ( 685298017. 0,701)0,2 = 21,796 Hệ số dẫn nhiệt của lớp không khí: l2 = l. = 2,6688.10-2. 21.796 = 0,581 W/m.K Khi đó, hệ số truyền nhiệt qua trần: ktrầnW/m2.K q’ = ktrần. = 0,895. (33,9 – 25) = 7,902 W/m2 Sự sai khác giữa q và q’ là khá lớn. Giả sử tw1 = 32,150C Theo phương trình truyền nhiệt qua vách phẳng: 9,733 W/m2 + = 25 +9,733.0,052 = 26,48 0C tf = = 29,34 0C Theo PL10.[1], nội suy ta có các thông số vật lý của không khí: g = 9,81 m/s2; l = 2,6698.10-2 W/m.độ; = 15,99.10-6 m2/s; Pr = 0,701; l = 0,6 m. Theo tiêu chuẩn đồng dạng: Gr = 9,81.. 0,63.(32,15 – 26,48) . = 720457372> 106 Theo (7.17). [5] ta có hệ số đối lưu tương đương: = 0,4.( Gr. Pr)0,2 = 0,4.( 720457372. 0,701)0,2 = 22,01 Hệ số dẫn nhiệt của không khí: l2 = l. = 2,6698.10-2. 22,01 = 0,587 W/m.K Khi đó, hệ số truyền nhiệt qua trần: ktrần W/m2.K q’ = ktrần. = 0,898. (33,9 – 25) = 7,693 W/m2 Sự sai khác giữa q và q’ là khá lớn. Giả sử tw1 = 32,3 0C Theo phương trình truyền nhiệt qua vách phẳng: 8,898 W/m2 + = 25 +8,898.0,052 = 26,35 0C tf = = 29,32 0C Theo PL10.[1], nội suy ta có các thông số vật lý của không khí: g = 9,81 m/s2; l = 2,6688.10-2 W/m.độ; = 15,98.10-6 m2/s; Pr = 0,701; l = 0,6 m. Theo tiêu chuẩn đồng dạng Gr = 9,81.. 0,63.(32,3 – 26,35) . = 755614038 > 106 Theo (7.17). [5] ta có hệ số đối lưu tương đương: = 0,4.( Gr. Pr)0,2 = 0,4.( 755614038. 0,701)0,2 = 22,22 Hệ số dẫn nhiệt của không khí: l2 = l. = 2,6698.10-2. 22,22 = 0,593 W/m.K Khi đó, hệ số truyền nhiệt qua trần: ktrần W/m2.K q’ = ktrần. = 0,909. (33,9 – 25) = 8,02 W/m2 Sự sai khác giữa q và q’ là khá lớn. Giả sử tw1= 32,45 0C Theo phương trình truyền nhiệt qua vách phẳng: 8,064 W/m2 + = 25 +8,064.0,052 = 26,22 0C tf = = 29,33 0C Theo PL10.[1], nội suy ta có các thông số vật lý của không khí: g = 9,81 m/s2; l = 2,6688.10-2 W/m.độ; = 15,98.10-6 m2/s; Pr = 0,701; l = 0,6 m. Theo tiêu chuẩn đồng dạng Gr = 9,81.. 0,63.(32,45 – 26,22) . = 790768018 > 106 Theo (7.17). [5] ta có hệ số đối lưu tương đương: = 0,4.( Gr. Pr)0,2 = 0,4.( 790768018. 0,701)0,2 = 22,42 Hệ số dẫn nhiệt của không khí: l2 = l. = 2,6698.10-2. 22,42 = 0,598 W/m.K Khi đó, hệ số truyền nhiệt qua trần: ktrần W/m2.K q’ = ktrần. = 0,905. (33,9 – 25) = 8,07 W/m2 Sự sai khác giữa q và q’ là: 0,07% Vậy nhiệt độ trung bình của lớp không khí là 29,33 0C, hệ số dẫn nhiệt của lớp không khí là : l2 = 0,598 W/m.K. Hệ số truyền nhiệt qua trần là: ktrần = 0,905 W/m2.K Ví dụ tính toán cho phòng cụ thể: + Phòng 1 tầng 6 có diện tích là F = 42m2. Nhiệt tỏa ra do bức xạ qua mái: Q761 = 0,055. ktrần. F61. es. Is = 0,055. 0,905. 42. 0,7. 942 = 1378,92 W + Phòng 5 tầng 7 có diện tích là F = 37,6 m2. Nhiệt tỏa ra do bức xạ qua mái: Q775 = 0,055. ktrần. F75. es. Is = 0,055. 0,905. 37,6. 0,7. 942 = 1234,09 W Kết quả tính Q7 của các phòng còn lại của các tầng được tổng hợp trong bảng 3.6. Bảng 3.6. Nhiệt toả do bức xạ mặt trời qua kết cấu bao che, Q7, W Tầng Phòng F (m2) k (W/m2.K) e Is (W/m2) Q7 (W) 6 R1 42 0,905 0,7 942 1378,92 R2 33 0,905 0,7 942 0 R3 42 0,905 0,7 942 1378,92 R4 42 0,905 0,7 942 1378,92 R5 33 0,905 0,7 942 0 R6 42 0,905 0,7 942 1378,92 7 R2 38,6 0,905 0,7 942 1266,92 R5 37,6 0,905 0,7 942 1234,09 3.1.1.8. Nhiệt toả do rò lọt không khí qua cửa, Q8 Khi có chênh lệch nhiệt độ và áp suất giữa trong nhà và ngoài trời thì xuất hiện một dòng không khí rò lọt qua cửa mở hoặc qua khe cửa. Mùa hè, không khí lạnh đi ra ở phía dưới, không khí nóng ẩm đi vào phòng phía trên. Mùa đông ngược lại, không khí lạnh vào phòng phía dưới và ra ở phía trên. Sự rò lọt không khí này luôn mang theo tổn thất nhiệt mùa đông và lạnh vào mùa hè. Đối với các buồng điều hoà không có quạt thông gió, sự rò lọt này với mức độ nào đó là cần thiết vì nó cung cấp dưỡng khí cho những người trong phòng. Đối với các buồng có cung cấp gió tươi thì cần phải hạn chế kiểm soát đến mức thấp nhất để tránh tổn thất nhiệt và lạnh. Nhiệt toả do rò lọt không khí qua cửa được tính theo biểu thức (3.22). [1] như sau: = .(IN – IT), W Trong đó: + IN, IT: Entanpy của không khí trong nhà và ngoài trời, kJ/kg; Theo bảng tổng kết bảng 2.3 và 2.4 ta có entanpi của không khí ở trong nhà, ngoài trời và hành lang như sau: Bảng 3.7. Thông số entanpi của các không gian phòng Không gian Mùa Entanpi , kJ/kg Trong nhà Hè 57,9 Đông 44,1 Hành lang Hè 74,5 Đông 39,2 Ngoài trời Hè 85,8 Đông 37,5 Mùa hè: - Khi không có không gian đệm: DI = IN – IT = 85,8 – 57,9 = 27,9 kJ/kg; - Khi có không gian đệm: DI = IĐ – IT = 74,5 – 57,9 = 16,6 kJ/kg. Mùa đông: - Khi không có không gian đệm: DI = IN – IT = 37,5 – 44,1 = - 6,6 kJ/kg; - Khi có không gian đệm: DI = IĐ – IT = 39,2 – 44,1 = - 4,9 kJ/kg. +: lượng không khí rò lọt qua cửa hoặc khe hở kg/s. Tính lượng không khí rò lọt qua cửa là rất phức tạp do không có quy luật nhất định. Ta có thể tính theo công thức kinh nghiệm theo (3.22). [1]: = r.(1,5 á 2). V, kg/h = r.(1,5 á 2). V/3600, kg/s - r: khối lượng riêng của không khí r = 1,2 kg/m3; - (1,5 á 2): hệ số rò lọt không khí chọn là 1,5; - V thể tích của phòng, m3. Nhiệt tỏa ra do rò lọt không khí qua cửa: = 1.2.1,5..(IN – IT), W Do trong nhà không có cửa sổ mà chỉ làm vách kính (hoặc tường bao) nên lượng không khí rò lọt ra ngoài môi trường qua cửa kính là rất nhỏ nên có thể bỏ qua. ở đây chỉ tính cho lượng không khí rò lọt từ không gian đệm vào phòng qua cửa đi. Riêng tầng 7 có 2 phòng kỹ thuật có cửa tiếp xúc trực tiếp với môi trường bên ngoài lên lượng không khí rò lọt tính từ ngoài trời vào phòng. Nhiệt tỏa Q8 đối với các mùa khác nhau là khác nhau. Ví dụ tính toán cho phòng cụ thể: * Phòng 1 tầng 1 có diện tích F11 = 51m2, chiều cao h = 3 m. - Mùa hè : Q8 = r.1,5. V. (IĐ – IT) . = 1,2. 1,5. 51. 3 . (74,5 – 57,9 ) = 1354,6 W - Mùa đông: Q8 = r.1,5. V. (IĐ – IT) .= 1,2. 1,5. 51. 3,2 . (39,2 – 44,1) = - 313,69 W * Phòng 2 tầng 7 có diện tích F11 = 38,6m2, chiều cao h = 3 m. - Mùa hè : Q8 = r.1,5. V. (IN – IT) . = 1,2. 1,5. 51. 3 . (85,8 – 57,9) = 1615,41W - Mùa đông: Q8 = r.1,5. V. (IN – IT) . = 1,2. 1,5. 51. 3. (37,5 – 44,1) = - 372,24 W Bảng 3.8. Nhiệt toả ra do rò lọt không khí mùa hè Q8, W Tầng Phòng h, m F, m2 DI, kJ/kg , W 1 R1 3 51 16,6 1354,56 R2 3 40 16,6 1062,40 R3 3 51 16,6 1354,56 R4 3 42 16,6 1115,52 R5 3 32 16,6 849,92 R6 3 42 16,6 1115,52 2 R1 3 42 16,6 1115,52 R2 3 33 16,6 876,48 R3 3 42 16,6 1115,52 R4 3 42 16,6 1115,52 R5 3 33 16,6 876,48 R6 3 42 16,6 1115,52 3 á 5 R1 3 47 16,6 1248,32 R2 3 33 16,6 876,48 R3 3 47 16,6 1248,32 R4 3 47 16,6 1248,32 R5 3 33 16,6 876,48 R6 3 47 16,6 1248,32 6 R1 3 42 16,6 1045,80 R2 3 33 16,6 821,70 R3 3 42 16,6 1045,80 R4 3 42 16,6 1045,80 R5 3 33 16,6 821,70 R6 3 42 16,6 1045,80 7 R2 3 38,6 27,9 1615,41 R5 3 37,6 27,9 1573,56 Q8 = 43321,81 W Như vậy nhiệt tỏa ra do rò lọt không khí qua cửa mùa hè của các phòng ở tất cả các tầng là: Q8 = 43321,81 W. Bảng 3.9. Nhiệt toả ra do rò lọt không khí mùa đông Q8, W Tầng Phòng h, m F, m2 DI, kJ/kg , W 1 R1 3 51 - 4,9 -313,60 R2 3 40 - 4,9 -399,84 R3 3 51 - 4,9 -329,28 R4 3 42 - 4,9 -250,88 R5 3 32 - 4,9 -329,28 R6 3 42 - 4,9 -329,28 2 R1 3 42 - 4,9 -258,72 R2 3 33 - 4,9 -329,28 R3 3 42 - 4,9 -329,28 R4 3 42 - 4,9 -258,72 R5 3 33 - 4,9 -329,28 R6 3 42 - 4,9 -368,48 3 á 5 R1 3 47 - 4,9 -258,72 R2 3 33 - 4,9 -368,48 R3 3 47 - 4,9 -368,48 R4 3 47 - 4,9 -258,72 R5 3 33 - 4,9 -368,48 R6 3 47 - 4,9 -308,70 6 R1 3 42 - 4,9 -242,55 R2 3 33 - 4,9 -308,70 R3 3 42 - 4,9 -308,70 R4 3 42 - 4,9 -242,55 R5 3 33 - 4,9 -308,70 R6 3 42 - 4,9 -382,14 7 R2 3 38,6 - 6,6 -372,24 R5 3 37,6 - 6,6 -368,25 Q8 = - 12305,6 W Như vậy nhiệt tỏa ra do rò lọt không khí qua cửa mùa đông của các phòng ở tất cả các tầng là: Q8 = - 12305,6 W. Kết quả tính nhiệt tỏa của công trình: - Nhiệt tỏa của công trình tính cho mùa hè: Qtỏa,hè = Q1 + Q2 + Q3 + Q4 + Q5 + Q6 + Q7 + Q8, W; - Nhiệt tỏa của công trình tính cho mùa đông: Qtỏa,đông = Q1 + Q2 + Q3 + Q4 + Q5 + Q8, W. Dựa vào kết quả từ bảng 3.1 đến bảng 3.9 ta được kết quả sau: Bảng 3.10. Nhiệt tỏa mùa hè, Qtỏa, W Nhiệt tỏa mùa hè, Qtỏa(W) Tầng R1 R2 R3 R4 R5 R6 1 6020,26 4124,72 6020,26 5253,22 3396,24 5253,22 2 6172,28 4162,70 6172,28 5922,28 3912,70 5922,28 3 á 5 5483,70 3912,70 5483,70 5483,70 3492,70 5483,70 6 6690,33 4526,98 6690,33 6690,33 4526,98 6690,33 7 - 4208,56 - - 4134,76 - Qtỏa = 194511,6 W Nhiệt tỏa mùa hè của công trình: Qtỏa = 194511,6 W. Bảng 3.11. Nhiệt tỏa mùa đông, Qtỏa, W Nhiệt tỏa mùa đông,Qtỏa(W) Tầng R1 R2 R3 R4 R5 R6 1 2862,16 2391,40 2862,16 2399,72 1933,12 2399,72 2 2649,72 2187,28 2649,72 2399,72 1937,28 2399,72 3 á 5 2845,52 1937,28 2845,52 2845,52 1512,28 2845,52 6 2420,30 1953,45 2420,30 2420,30 1953,45 2420,30 7 - 1456,06 - - 1453,96 - Qtỏa = 90064,76 W Nhiệt tỏa mùa đông của công trình Qtỏa = 90064,76 W. Bảng 3.12. Nhiệt tỏa mùa hè, mùa đông, Qtỏa, W Mùa hè Mùa đông Q1 51050 51050 Q2 18770,4 18770,4 Q3 31620 32550 Q4 0 0 Q5 0 0 Q6 45878,4 0 Q7 4871,02 0 Q8 42231,81 -12305,8 Qtỏa 194511,6 90064,76 Tính nhiệt thẩm thấu qua kết cấu bao che Qtt ,W Nhiệt thẩm thấu qua kết cấu bao che do chênh lệch nhiệt độ bên ngoài và bên trong nhà. Có nhiều phương pháp tính truyền nhiệt qua kết cấu bao che: + Tính nhiệt truyền qua bao che trong điều kiện không có nắng (bức xạ mặt trời đã tính vào phần nhiệt tỏa). Phương pháp này tính theo giá trị trung bình trong ngày, trong tháng, trong năm. Ưu điểm của phương pháp này là đơn giản, khá chính xác, đặc biệt đối với 1 ĐHKK làm việc 24/24h. + Tính nhiệt truyền qua bao che khi có nắng. Công thức tính cho mùa hè và mùa đông là khác nhau (mùa đông không tính bức xạ mặt trời). Ưu điểm của phương pháp này là cho phép tính được tổn thất nhiệt trung bình, đồng thời tính được tổn thất nhiệt cực đại, phù hợp với hệ thống ĐHKK làm việc một số giờ nhất định. Độ chính xác cao hơn phương pháp trên. Truyền nhiệt qua bao che được tính theo công thức 3.23. [1]: = S ki.Fi.Dti, W Trong đó: + Fi – diện tích bề mặt kết cấu bao che thứ i, m2; + ki – hệ số truyền nhiệt của kết cấu bao che thứ i, W/m2.K, được xác định theo công thức sau: ki = , W/m2.K Với: +aN = 20 (W/m2.K): hệ số toả nhiệt từ bề mặt bao che phía ngoài tới không khí ngoài trời; +aT = 10 (W/m2.K): hệ số toả nhiệt bề mặt trong tới phía trong nhà; +,:là bề dày và hệ số dẫn nhiệt của các lớp vật liệu xây dựng kết cấu bao che thứ i; + Dti – hiệu nhiệt độ trong và ngoài nhà của kết cấu bao che thứ i, K. Được xác định theo: - Vách tiếp xúc trực tiếp với không khí ngoài trời: DtN = tN – tT Mùa hè: DtN = 33,9 – 25 = 8,9 K Mùa đông: DtN = 15,7 – 20 = - 4,3 K - Vách tiếp xúc với không gian đệm: Dti = 0,7. (tĐ - tT) Mùa hè: DtĐ = 30 – 25 = 5 K Mùa đông: DtĐ = 18 – 20 = - 2K - Vách tiếp xúc trực tiếp với không gian có điều hoà không khí: Dti = 0 3.1.2.1. Nhiệt thẩm thấu qua vách Q9 Nhiệt thẩm thấu qua vách bao gồm nhiệt thẩm thấu qua tường bao, tường ngăn (tường xây gạch, cửa kính), nó phụ thuộc vào kết cấu vách, hướng vách, độ chênh nhiệt độ và diện tích. Công thức tính Q9: Q9 = k9.F9.Dt9 , W Hệ số truyền nhiệt qua vách k9 được xác định: k9 = Nhiệt thẩm thấu qua tường Tường có hai loại, đó là: tường bao và tường ngăn, có kết cấu như hình 2. Riêng tầng 7 chỉ có tường bao. Nhiệt này là khác nhau giữa 2 mùa: đông và hè do độ chênh nhiệt độ là khác nhau. Nhiệt thẩm thấu qua tường được xác định: Q9 = ktbao.Ftbao.ttbao+ ktngăn.Ftngăn.ttngăn 1,3. Lớp vữa trát xi măng trát 2. Lớp gạch xây dựng Hình 2.1. Kết cấu tường Theo bảng 4.11. [1] ta có: Bảng 3.13. Thông số kết cấu xây dựng của tường Loại tường Vật liệu Chiều dầy d, m Hệ số dẫn nhiệt l, W/m2.K Tường bao Lớp vữa trát xi măng 0,01 0,93 Gạch 0,2 0,58 Tường ngăn Lớp vữa trát xi măng 0,015 0,93 Gạch 0,1 0,58 Do toàn bộ vách ngoài đều giống nhau nên chúng đều có chung hệ số truyền nhiệt + Hệ số truyền nhiệt qua tường bao, tiếp xúc với môi trường bên ngoài là: ktbao = = 1,93 W/m2K + Hệ số truyền nhiệt qua tường bao, tiếp xúc với hành lang là: ktngăn = = 2,47 W/m2K Ta chỉ tính diện tích cho các tường có độ chênh lệch nhiệt độ với môi trường tiếp xúc. Kết quả của quá trình tính toán được thể hiện ở trong bảng 3.14 và 3.15 như sau: Bảng 3.14. Nhiệt thẩm thấu qua tường, mùa hè Q9,tường Tầng Phòng ktbao W/m2.K Ftbao m2 ttbao K ktngăn W/m2.K Ftngăn m2 ttngăn K Q9,tường W 1 R1 1,93 43,1 8,9 2,47 10,3 5 816,3 R2 1,93 11,2 8,9 2,47 0,0 5 181,4 R3 1,93 43,1 8,9 2,47 10,3 5 816,3 R4 1,93 47,9 8,9 2,47 5,1 5 834,3 R5 1,93 4,8 8,9 2,47 7,1 5 159,9 R6 1,93 47,9 8,9 2,47 5,1 5 834,3 2 R1 1,93 17,5 8,9 2,47 5,2 5 342,6 R2 1,93 14,3 8,9 2,47 10,2 5 349,4 R3 1,93 17,5 8,9 2,47 5,2 5 342,6 R4 1,93 14,2 8,9 2,47 5,2 5 289,8 R5 1,93 14,3 8,9 2,47 10,2 5 349,4 R6 1,93 17,5 8,9 2,47 5,2 5 342,6 3 á 5 R1 1,93 28,8 8,9 2,47 5,2 5 526,2 R2 1,93 0,0 8,9 2,47 8,2 5 94,8 R3 1,93 28,8 8,9 2,47 5,2 5 526,2 R4 1,93 28,8 8,9 2,47 5,2 5 526,2 R5 1,93 0,0 8,9 2,47 8,2 5 94,8 R6 1,93 28,8 8,9 2,47 5,2 5 526,2 6 R1 1,93 8,6 8,9 2,47 4,9 5 194,4 R2 1,93 0,0 8,9 2,47 9,6 5 111,2 R3 1,93 8,6 8,9 2,47 4,9 5 194,4 R4 1,93 8,6 8,9 2,47 4,9 5 194,4 R5 1,93 0,0 8,9 2,47 9,6 5 111,2 R6 1,93 8,6 8,9 2,47 4,9 5 194,4 7 R2 1,93 81,9 8,9 - - - 1319,2 R5 1,93 83,8 8,9 - - - 1350,1 Q9,hètường = 16211,6 W Như vậy, nhiệt thẩm thấu qua tường mùa hè là: Q9hè,tường = 16211,6 W. Bảng 3.15. Nhiệt thẩm thấu qua tường, mùa đông Q9,tường Tầng Phòng ktbao W/m2.K Ftbao m2 ttbao K ktngăn W/m2.K Ftngăn m2 ttngăn K Q9,tường W 1 R1 1,93 43,1 -4,3 2,47 10,3 -2 -384,5 R2 1,93 11,2 -4,3 2,47 0,0 -2 -87,6 R3 1,93 43,1 -4,3 2,47 10,3 -2 -384,5 R4 1,93 47,9 -4,3 2,47 5,1 -2 -398,2 R5 1,93 4,8 -4,3 2,47 7,1 -2 -70,4 R6 1,93 47,9 -4,3 2,47 5,1 -2 -398,2 2 R1 1,93 17,5 -4,3 2,47 5,2 -2 -160,5 R2 1,93 14,3 -4,3 2,47 10,2 -2 -159,0 R3 1,93 17,5 -4,3 2,47 5,2 -2 -160,5 R4 1,93 14,2 -4,3 2,47 5,2 -2 -135,0 R5 1,93 14,3 -4,3 2,47 10,2 -2 -159,0 R6 1,93 17,5 -4,3 2,47 5,2 -2 -160,5 3 á 5 R1 1,93 28,8 -4,3 2,47 5,2 -2 -249,2 R2 1,93 0,0 -4,3 2,47 8,2 -2 -37,9 R3 1,93 28,8 -4,3 2,47 5,2 -2 -249,2 R4 1,93 28,8 -4,3 2,47 5,2 -2 -249,2 R5 1,93 0,0 -4,3 2,47 8,2 -2 -37,9 R6 1,93 28,8 -4,3 2,47 5,2 -2 -249,2 6 R1 1,93 8,6 -4,3 2,47 4,9 -2 -89,3 R2 1,93 0,0 -4,3 2,47 9,6 -2 -44,5 R3 1,93 8,6 -4,3 2,47 4,9 -2 -89,3 R4 1,93 8,6 -4,3 2,47 4,9 -2 -89,3 R5 1,93 0,0 -4,3 2,47 9,6 -2 -44,5 R6 1,93 8,6 -4,3 2,47 4,9 -2 -89,3 7 R2 1,93 81,9 -4,3 - - - -637,4 R5 1,93 83,8 -4,3 - - - -652,3 Q9,đôngtường = - 7611,8 W Như vậy, nhiệt thẩm thấu qua tường mùa đông là: Q9đông,tường = - 7611,8 W b. Nhiệt thẩm thấu qua cửa gỗ Cửa ra vào của tòa nhà chủ yếu là cửa gỗ (trừ tầng 1 có cửa kính). Nhiệt thẩm thấu qua cửa gỗ được tính theo công thức: Q9,gỗ = kgỗ . Fgỗ . tgỗ Cửa gỗ từ tầng 1 đến tầng 6 tiếp xúc với hành lang, riêng tầng 7 tiếp xúc trực tiếp với môi trường bên ngoài. Từ tầng 2 đến tầng 6 thông số kích thước cửa và cách bố trí của các phòng là giống nhau (1,2 ´ 2,8 m2). Phòng 2 tầng 1 không có cửa gỗ. Cửa có chiều cao là hgỗ = 2,8m, chiều rộng là 1,2m, riêng phòng 5 tầng 1 chiều rộng cửa là 1,5m, chiều dày gỗ = 30mm và hệ số dẫn nhiệt = 0,17 W/m.K, theo bảng 4.11. [1]. Hệ số truyền nhiệt qua cửa gỗ tiếp xúc với không gian đệm (tầng 1 đến tầng 6) là: kgỗ1 = = 2,65 W/m2K Hệ số truyền nhiệt qua cửa gỗ tiếp xúc với môi tường bên ngoài (tầng 7) là: kgỗ2 = = 3,06 W/m2K Dựa vào kích thước từ bản vẽ mặt bằng và giá trị tính toán được ta có bảng kết quả sau: Bảng 3.16. Nhiệt thẩm thấu qua cửa gỗ, mùa hè, Q9,gỗ Tầng Phòng kgỗ W/m2K Fgỗ m2 t K Q9gỗ W 1 R1 2,65 3,36 5 44,52 R2 2,65 0 5 0 R3 2,65 3,36 5 44,52 R4 2,65 3,36 5 44,52 R5 2,65 3,36 5 55,65 R6 2,65 3,36 5 44,52 2 á 6 R1 á R6 2,65 3,36 5 44,52 7 R2 3,06 3,36 8,9 91,5 R5 3,06 3´ 3,36 8,9 274,5 Q9,gỗ = 1935,35 W Như vậy, nhiệt thẩm thấu qua cửa gỗ là: Q9,gỗ = 1935,35 W. Bảng 3.17. Nhiệt thẩm thấu qua cửa gỗ, mùa đông, Q9,gỗ Tầng Phòng kgỗ W/m2K Fgỗ m2 t K Q9gỗ W 1 R1 2,65 3,36 -2 -17,81 R2 2,65 0 -2 0,00 R3 2,65 3,36 -2 -17,81 R4 2,65 3,36 -2 -17,81 R5 2,65 3,36 -2 -22.26 R6 2,65 3,36 -2 -17,81 2 á 6 R1 á R6 2,65 3,36 -2 -17,81 7 R2 3,06 3,36 -4,3 -44,21 R5 3,06 3´ 3,36 -4,3 -132,63 Q9,gỗ = - 804,57 W Như vậy, nhiệt thẩm thấu qua cửa gỗ , mùa đông là: Q9,gỗ = - 804,57 W. c. Nhiệt thẩm thấu qua kính Nhiệt thẩm thấu qua kính gồm: - Kính dày 30 mm, làm cửa ra vào chỉ có ở tầng 1: * Kính cửa tiếp xúc với môi trường bên ngoài, có hệ số dẫn nhiệt = 0,76 W/m.K, theo bảng 4.11. [1] có hệ số truyền nhiệt: k1k = = 4,27 W/m2K * Kính cửa tiếp xúc với môi trường là không gian đệm, có hệ số dẫn nhiệt = 0,76 W/m.K, theo bảng 4.11. [1] có hệ số truyền nhiệt: k2k = = 3,17 W/m2K - Kính dày 15mm, làm tường bao giữa môi trường bên trong nhà và không khí ngoài trời, có hệ số dẫn nhiệt = 0,76 W/m.K, theo bảng 4.11. [1] có hệ số truyền nhiệt: k3k = = 4,89 W/m2K Dựa vào bản vẽ mặt bằng ta thấy cấu trúc cửa kính của tầng 1 là khác do với các tầng từ tầng 2 á 6, để thuận tiện ta tính riêng nhiệt thẩm thấu qua kính của tầng 1. Cửa kính ở tầng 1 có chiều cao là 2,8 m. Từ tầng 2 trở lên ta chỉ tính nhiệt thẩm thấu qua kính với vai trò là tường bao, tầng 7 không có cửa kính. Bảng 3.18. Nhiệt thẩm thấu qua kính tầng 1 mùa hè, Q9,kính Phòng k1k W/m2K k2k W/m2K k3k W/m2K Fk1 m2 Fk2 m Fk3 m2 tN K tĐ K Q9,kính W R1 4,27 3,17 4,89 0 0 12,8 8,9 5 435,2 R2 4,27 3,17 4,89 7,84 7,84 2,6 8,9 5 509,2 R3 4,27 3,17 4,89 0 0 12,8 8,9 5 435,2 R4 4,27 3,17 4,89 4,2 0 0 8,9 5 159,6 R5 4,27 3,17 4,89 7,84 0 0 8,9 5 297,9 R6 4,27 3,17 4,89 4,2 0 0 8,9 5 159,6 Q9,kính = 1996,8 W Bảng 3.19. Nhiệt thẩm thấu qua kính tầng 1 mùa đông, Q9,kính Phòng k1k W/m2K k2k W/m2K k3k W/m2K Fk1 m2 Fk2 m Fk3 m2 tN K tĐ K Q9,kính W R1 4,27 3,17 4,89 0 0 12,8 -4,3 -2 -384,5 R2 4,27 3,17 4,89 7,84 7,84 2,6 -4,3 -2 -87,6 R3 4,27 3,17 4,89 0 0 12,8 -4,3 -2 -384,5 R4 4,27 3,17 4,89 4,2 0 0 -4,3 -2 -398,2 R5 4,27 3,17 4,89 7,84 0 0 -4,3 -2 -70,4 R6 4,27 3,17 4,89 4,2 0 0 -4,3 -2 -398,2 Q9,kính = - 954,4 W Bảng 3.20. Nhiệt thẩm thấu qua kính tầng 2 á 6 mùa hè, Q9,kính Tầng Phòng k3k, W/m2K Fk3, m2 tĐ, K tĐ, K Q9,kính, W 2 R1 4,89 21,5 8,9 5 935,7 R2 4,89 4,5 8,9 5 195,8 R3 4,89 21,5 8,9 5 935,7 R4 4,89 25 8,9 5 1088,0 R5 4,89 4,5 8,9 5 195,8 R6 4,89 21,5 8,9 5 935,7 3 á 5 R1 4,89 15,25 8,9 5 663,7 R2 4,89 4,5 8,9 5 195,8 R3 4,89 15,25 8,9 5 663,7 R4 4,89 15,25 8,9 5 663,7 R5 4,89 2,5 8,9 5 108,8 R6 4,89 15,25 8,9 5 663,7 6 R1 4,89 28 8,9 5 1218,6 R2 4,89 8 8,9 5 348,2 R3 4,89 28 8,9 5 1218,6 R4 4,89 28 8,9 5 1218,6 R5 4,89 8 8,9 5 348,2 R6 4,89 28 8,9 5 1218,6 Bảng 3.21. Nhiệt thẩm thấu qua kính mùa hè, Q9,kính Tầng R1 R2 R3 R4 R5 R6 1 435,2 509,2 435,2 159,6 297,9 159,6 2 935,7 195,8 935,7 1088,0 195,8 935,7 3 á5 663,7 195,8 663,7 663,7 108,8 663,7 6 1218,6 348,2 1218,6 1218,6 348,2 1218,6 7 - 0 - - - - Q9,kính = 20732,6W Như vậy, nhiệt thẩm thấu qua kính, mùa hè là: Q9,kính = 20732,6 W. Bảng 3.22: Nhiệt thẩm thấu qua kính tầng 2 á 6 mùa đông, Q9,kính Tầng Phòng k3k, W/m2K Fk3, m2 tĐ, K tĐ, K Q9,kính, W 2 R1 4,89 21,5 -4,3 -2 -452,1 R2 4,89 4,5 -4,3 -2 -94,6 R3 4,89 21,5 -4,3 -2 -452,1 R4 4,89 25 -4,3 -2 -525,7 R5 4,89 4,5 -4,3 -2 -94,6 R6 4,89 21,5 -4,3 -2 -452,1 3 á5 R1 4,89 15,25 -4,3 -2 -320,7 R2 4,89 4,5 -4,3 -2 -94,6 R3 4,89 15,25 -4,3 -2 -320,7 R4 4,89 15,25 -4,3 -2 -320,7 R5 4,89 2,5 -4,3 -2 -52,6 R6 4,89 15,25 -4,3 -2 -320,7 6 R1 4,89 28 -4,3 -2 -588,8 R2 4,89 8 -4,3 -2 -168,2 R3 4,89 28 -4,3 -2 -588,8 R4 4,89 28 -4,3 -2 -588,8 R5 4,89 8 -4,3 -2 -168,2 R6 4,89 28 -4,3 -2 -588,8 Bảng 3.23. Nhiệt thẩm thấu qua kính mùa đông, Q9,kính Tầng R1 R2 R3 R4 R5 R6 1 -210,3 -235,7 -210,3 -77,1 -144,0 -77,1 2 -452,1 -94,6 -452,1 -525,7 -94,6 -452,1 3 á5 -320,7 -94,6 -320,7 -320,7 -52,6 -320,7 6 -588,8 -168,2 -588,8 -588,8 -168,2 -588,8 7 - 0 - - 0 - Q9,kính = - 10006,6 W Như vậy, nhiệt thẩm thấu qua kính, mùa đông là: Q9,kính = - 10006,6 W. Từ bảng 3.14 á 3.23 ta có giá trị của nhiệt thẩm thấu qua vách Q9 được thể hiện qua bảng sau: Bảng 3.24. Nhiệt thẩm thấu qua vách mùa hè, Q9, W Tầng R1 R2 R3 R4 R5 R6 1 1296,1 690,6 1296,1 1038,4 513,5 1038,4 2 1322,8 589,8 1322,8 1422,4 589,8 1322,8 3 1234,4 335,2 1234,4 1234,4 248,2 1234,4 4 1346,9 364,6 1346,9 1346,9 267,2 1346,9 5 1346,9 364,6 1346,9 1346,9 267,2 1346,9 6 1457,5 503,8 1457,5 1457,5 503,8 1457,5 7 - 1398,4 - - 1587,8 - Q9 = 39827,7 W Bảng 3.25. Nhiệt thẩm thấu qua vách mùa đông, Q9, W Tầng R1 R2 R3 R4 R5 R6 1 - 854,4 -182,3 - 854,4 - 941,6 -187,3 - 868,1 2 - 499,0 - 271,4 - 499,0 - 473,5 - 229,3 - 499,0 3 - 855,8 - 224,0 - 855,8 - 855,8 - 224,0 -855,8 4 -1352,4 - 398,5 -1352,4 -1352,4 -398,5 -1352,4 5 -1352,4 - 398,5 -1352,4 -1352,4 -398,5 -1352,4 6 - 695,8 - 230,5 - 695,8 - 695,8 - 230,5 - 695,8 7 - - 675,7 - - -767,2 - Q9 = - 20437,7W 3.1.2.2. Nhiệt thẩm thấu qua trần Q10 Nhiệt thẩm thấu qua trần được xác định giống như nhiệt thẩm thấu qua vách: , W - : hệ số dẫn nhiệt qua trần. Theo kết quả tính toán trong phần tính Q7 ta có: = 0,905 W/m2.K - : diện tích trần, bằng diện tích sàn, m2 - : độ chênh nhiệt độ giữa không gian trong và ngoài nhà, K ,hè = 33,9 - 25 = 8,9 K ,đông = 15,7 - 20 = - 4,3 K Nhiệt thẩm thấu qua trần được tính cho các phòng R61, R63, R64, R66 và R72, R75. Bảng 3.26. Nhiệt thẩm thấu qua trần, mùa hè, Q10, W Tầng Phòng k, W/m2K F, m2 Dt, K , W 6 R1 0,905 42 8,9 338,28 R3 0,905 42 8,9 338,28 R4 0,905 42 8,9 338,28 R6 0,905 42 8,9 338,28 7 R2 0,905 38,6 8,9 310,9 R5 0,905 37,6 8,9 302,84 Q10 = 1966 W Như vậy nhiệt thẩm thấu qua trần mùa hè là: Q10 = 1966 W Bảng 3.27. Nhiệt thẩm thấu qua trần, mùa đông, Q10 , W Tầng Phòng k, W/m2K F, m2 Dt, K , W 6 R1 0,905 42 - 4,3 -163,44 R3 0,905 42 - 4,3 -163,44 R4 0,905 42 - 4,3 -163,44 R6 0,905 42 - 4,3 -163,44 7 R2 0,905 38,6 - 4,3 -150,21 R5 0,905 37,6 - 4,3 -146,32 Q10 = - 950,3 W Như vậy nhiệt thẩm thấu qua trần mùa hè là: Q10 = - 950,3 W 3.1.2.3. Nhiệt thẩm thấu qua nền Q11 Nhiệt thẩm thấu qua nền được xác định theo công thức: , W - : diện tích sàn, m2 - : hệ số truyền nhiệt của sàn, W/m2.K. Giả thiết sàn có lớp bê tông dầy 200 mm có trát và lát, theo bảng 3.4. [1] lấy định hướng bằng k = 1,88 W/m2K. - : độ chênh nhiệt độ; + Nếu dưới sàn là tầng hầm (không gian đệm) thì: = 0,7.(tN - tT) = 0,7.(33,9 - 25) = 6,23 K, đối với mùa hè = 0,7.(tN - tT) = 0,7.(15,7 - 20) = - 3,01 K, đối với mùa đông + Nếu dưới sàn là không gian có điều hoà không khí thì: = 0. Nhiệt thẩm thấu qua nền của công trình chỉ tính cho tầng 1, phía dưới có tầng hầm. Bảng 3.28. Nhiệt thẩm thấu qua nền mùa hè, Q11, W Tầng Phòng k, W/m2K F, m2 Dt, K , W 1 R1 1,88 51 6,23 597,3 R2 1,88 40 6,23 468,5 R3 1,88 51 6,23 597,3 R4 1,88 42 6,23 491,9 R5 1,88 32 6,23 374,8 R6 1,88 42 6,23 491,9 Q11 = 3021,8 W Như vậy, nhiệt thẩm thấu qua nền mùa hè Q11 = 3021,8 W Bảng 3.29. Nhiệt thẩm thấu qua nền mùa đông, Q11, W Tầng Phòng k, W/m2K F, m2 Dt, K , W 1 R1 1,88 51 -3,01 -288,6 R2 1,88 40 -3,01 -226,4 R3 1,88 51 -3,01 -288,6 R4 1,88 42 -3,01 -237,6 R5 1,88 32 -3,01 -181,0 R6 1,88 42 -3,01 -237,6 Q11 = - 20436,8 W Như vậy, nhiệt thẩm thấu qua nền mùa đông Q11 = - 20436,8 W. 3.1.2.4. Nhiệt tổn thất bổ sung do gió và hướng vách Qbs - Các tính toán tổn thất nhiệt qua vách Q9 ở mục 3.1.2.1 chưa tính đến ảnh hưởng của gió khi công trình có độ cao lớn hơn 4 m, vì ở trên cao aN tăng làm cho k tăng và Q9 tăng. Để bổ sung tổn thất do gió, cứ từ mét thứ 5 trở đi lấy tổn thất Q9 tăng thêm từ 1 đến 2% nhưng toàn bộ không quá 15%. - Bổ sung khác cho Q9 là đối với các vách hướng Đông, Đông – Nam và hướng Tây. Vì trong mục 3.1.1.7 khi tính Q7 mới chỉ tính cho mái (trần) mà không tính cho vách đứng nên chúng ta cần tính bổ sung nhiệt tổn thất do bức xạ mặt trời cho vách đướng hướng Đông, Đông – Nam và hướng Tây. ở vách hướng Đông và Đông – Nam, bức xạ mặt trời lên vách mạnh nhất vào lúc 8 đến 9 giờ và ở vách hướng Tây từ 16 đến 17 giờ. Tuy không đồng thời nhưng vẫn tính bổ sung từ 5 đến 10%. Nhưng do đặc điểm của công trình này là toàn bộ vách đứng của công trình đều là kính và ta đã tính nhiệt bức xạ do mặt trời qua toàn bộ diện tích kính này nên khi tính lượng nhiệt toả do bức xạ mặt trời qua kết cấu bao che Q7 ta chỉ tính cho mái. Vì vậy, không cần bổ sung lượng nhiệt thừa này. Lượng nhiệt tổn thất bổ sung được xác định theo công thức (3.25). [1]: Qbs = 1%.(h – 4).Q9,W Trong đó: h – Chiều cao phòng điều hoà, m. ở đây ta thấy tầng 1 có chiều cao dưới 4 m, vì vậy ta chỉ tính Qbs do hướng vách, từ tầng 2 trở lên. Dựa vào bảng3.24 và 3.25 tính Q9 ta tính được nhiệt bổ sung cho công trình như sau: Bảng 3.30. Nhiệt tổn thất bổ sung do gió và hướng vách,mùa hè, Qbs, W Tầng h, m R1 R2 R3 R4 R5 R6 1 3,6 0 0 0 0 0 0 2 7,2 42,3 18,9 42,3 45,5 18,9 42,3 3 10,8 83,9 22,8 83,9 83,9 16,9 83,9 4 14,4 140,1 37,9 140,1 140,1 27,8 140,1 5 18 188,6 51,0 188,6 188,6 37,4 188,6 6 21,6 256,5 88,7 256,5 256,5 88,7 256,5 7 25,2 - 296,5 - - 336,6 - Bảng 3.31. Nhiệt tổn thất bổ sung do gió và hướng vách, mùa đông, Qbs, W Tầng h, m R1 R2 R3 R4 R5 R6 1 3,6 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 2 7,2 -16,0 -8,7 -16,0 -15,2 -7,3 -16,0 3 10,8 -58,2 -15,2 -58,2 -58,2 -15,2 -58,2 4 14,4 -140,7 -41,4 -140,7 -140,7 -41,4 -140,7 5 18 -189,3 -55,8 -189,3 -189,3 -55,8 -189,3 6 21.6 -125,2 -41,5 -125,2 -125,2 -41,5 -125,2 7 25,2 - -148,6 - - -168,8 - Dựa vào kết quả tính nhiệt thẩm thấu từ 3.14 đến 3.31, ta có nhiệt tổn thất do quá trình thẩm thấu từ ngoài vào qua kết cấu bao che, có tính đến cả Qbs được thể hiện trong bảng 3.32 và 3.33. Bảng 3.32. Nhiệt thẩm thấu qua kết cấu bao che do chênh lệch nhiệt độ của các phòng ở các tầng mùa hè, Qtt, W Tầng R1 R2 R3 R4 R5 R6 1 1893,4 1159,1 1893,4 1530,4 888,3 1530,4 2 1322,8 589,8 1322,8 1422,4 589,8 1322,8 3 1234,4 335,2 1234,4 1234,4 248,2 1234,4 4 1234,4 335,2 1234,4 1234,4 248,2 1234,4 5 1234,4 335,2 1234,4 1234,4 248,2 1234,4 6 1663,2 503,8 1663,1 1663,1 503,8 1663,1 7 - 1587,4 - - 1771,9 - Qtt = 43047,7 W Bảng 3.33. Nhiệt thẩm thấu qua kết cấu bao che do chênh lệch nhiệt độ của các phòng ở các tầng mùa đông, Qtt, W Tầng R1 R2 R3 R4 R5 R6 1 -901,2 -549,7 -901,2 -730,8 -417,7 -730,8 2 -630,4 -271,4 -630,4 -678,5 -271,4 -630,4 3 -587,7 -150,4 -587,7 -587,7 -108,3 -587,7 4 -587,7 -150,4 -587,7 -587,7 -108,3 -587,7 5 -587,7 -150,4 -587,7 -587,7 -108,3 -587,7 6 -795,1 -230,5 -795,1 -795,1 -230,5 -795,1 7 - -766,9 - - -856,1 - Qtt = - 20436,7W 3.1.3. Tổng nhiệt thừa của công trình Do trong thực tế nhiệt độ môi trường bên ngoài luôn luôn thay đổi có tính chu kỳ theo ngày, tháng, mùa và năm. Vì vậy, việc xác định nhiệt thừa rất khó xác định chính xác. Để tìm ra lượng nhiệt thừa tối cao có thể xuất hiện vào tải lạnh (tải nhiệt) cũng như đảm bảo quá trình hoạt động của máy móc được an toàn và tính đến khả năng dự phòng (máy bị hỏng, dừng máy để thay thế…) ta cần phải sử dụng hệ số an toàn: K = 1,1. Khi đó, nguồn nhiệt thừa ở phòng y, tầng x được xác định theo công thức: QxyT = (Qtỏaxy + Qttxy). K Ví dụ tính toán cho phòng cụ thể: + Phòng 2 tầng 1 có tổng nhiệt thừa là: Q12T, hè = (4124,72 + 1159,13). 1,1 = 5812,24 W Q12T, đông = (2391,4 – 540,70). 1,1 = 2025,87 W + Phòng 5 tầng 7 có tổng nhiệt thừa là: Q75T, hè = (4134,76 + 1771,90). 1,1 = 6243,29 W Q75T, đông = (1453,96 - 856,09). 1,1 = 472,01W Bảng 3.34. Tổng nhiệt thừa của công trình mùa hè, QT, W Tầng R1 R2 R3 R4 R5 R6 1 7913,65 5812,24 7913,65 6783,58 4713,03 6783,58 2 7537,43 5248,49 7537,43 7390,17 4973,49 7287,43 3 6802,04 4697,78 6802,04 6802,04 4133,52 6802,04 4 6970,71 4746,79 6970,71 6970,71 4166,40 6970,71 5 7019,20 4761,23 7019,20 7019,20 4176,98 7019,20 6 8609,97 5631,44 8609,97 8381,33 5631,44 8609,97 7 - 6092,41 - - 6243,29 - QT = 242218,879 W Tổng nhiệt thừa của công trình mùa hè có tính đến dự phòng là: QT = 242218,79 W. Bảng 3.35. Tổng nhiệt thừa của công trình mùa đông, QT, W Tầng R1 R2 R3 R4 R5 R6 1 2157,10 2025,87 2157,10 1835,86 1667,00 1835,86 2 2203,67 2097,92 2203,67 1876,65 1824,40 1928,67 3 2419,59 1948,85 2419,59 2419,59 1527,61 2419,59 4 2328,88 1920,01 2328,88 2328,88 1498,77 2328,88 5 2275,33 1904,23 2275,33 2275,33 1482,99 2275,33 6 1649,90 1849,63 1649,90 1649,90 1849,63 1649,90 7 - 594,53 - - 472,01 - QT = 73556,84 W Tổng nhiệt thừa của công trình mùa đông có tính đến dự phòng là: QT = 73556,84 W. 3.2. Tính toán lượng ẩm thừa WT Lượng ẩm thừa trong không gian điều hoà được xác định theo công thức (3.29). [1]: WT = W1 + W2 + W3 + W4, kg/s 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. 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. Khi có rò lọt không khí qua cửa vào nhà, dòng không khí nóng cũng mang theo lượng ẩm nhất định vì độ chứa hơi của không khí nóng cao hơn nhưng lượng ẩm này rất bé cũng coi như bỏ qua hoặc tính vào phần cung cấp khí tươi. Do trong nhà không có bán thành phẩm mang vào, không có các thiết bị sinh hơi, các phòng được điều hoà có sàn khô.sàn ẩm chỉ ở các nhà vệ sinh với miệng hút riêng nên các thành phần W2,W3, W4 có thể bỏ qua. Như vậy lượng ẩm thừa chỉ còn lại thành phần chủ yếu là W1, lượng ẩm thừa do người toả ra, kg/s. Hay WT = W1. Lượng ẩm thừa do người toả ra được xác định theo biểu thức (3.30). [1] W1 = n. gn, kg/s Trong đó: + n – số người trong phòng điều hoà; + gn – lượng ẩm mỗi người toả ra trong một đơn vị thời gian, kg/s. Cũng giống như toả nhiệt, lượng ẩm toả ra từ con người cũng phụ thuộc vào nhiều yếu tố như: nhiệt độ, độ ẩm môi trường, cường độ lao động, lứa tuổi, giới tính…gn được xác định theo bảng 3.5.[1]: - Mùa hè: tT = 250C, gn = 185 g/h người - Mùa đông: tT = 200C, gn = 140 g/h người Do trong quá trình tính toán nhiệt toả ta chỉ tính nhiẹt toả do người mà bỏ qua các nguồn toả ẩm khác nên ta cần tính toán thêm lượng ẩm bổ sung cho công trình với hệ số bổ sung ẩm là: kw = 1,2. Khi đó lượng ẩm toả ra của công trình được xác định theo công thức: W1 = kw. n. gn = 1,2. n. gn, kg/h Bảng 3.36. Lượng ẩm tỏa ra của công trình Tầng Phòng n gn, g/h người W, kg/h Mùa hè Mùa đông Mùa hè Mùa đông 1 R1 6 185 140 1,33 1,01 R2 5 185 140 2,22 1,68 R3 6 185 140 1,33 1,01 R4 5 185 140 1,11 0,84 R5 4 185 140 0,89 0,67 R6 5 185 140 1,11 0,84 2 R1 5 185 140 2,22 1,68 R2 4 185 140 1,78 1,34 R3 5 185 140 1,11 0,84 R4 5 185 140 1,11 0,84 R5 4 185 140 0,89 0,67 R6 5 185 140 1,11 0,84 3 á 5 R1 6 185 140 1,33 1,01 R2 4 185 140 0,89 0,67 R3 6 185 140 1,33 1,01 R4 6 185 140 1,33 1,01 R5 3 185 140 0,22 0,17 R6 6 185 140 1,33 1,01 6 R1 5 185 140 0,22 0,84 R2 4 185 140 1,33 0,67 R3 5 185 140 2,22 0,84 R4 5 185 140 1,78 0,84 R5 4 185 140 2,22 0,67 R6 5 185 140 2,22 0,84 7 R2 3 185 140 1,78 0,50 R5 3 185 140 2,22 0,50 WT,hè = 49,28 kg/h WT,đông = 32,59 kg/h Lượng ẩm thừa tỏa ra mùa hè của công trình là: WT,hè = 49,28 kg/h; Lượng ẩm thừa tỏa ra mùa đông của công trình là: WT,đông = 32,59 kg/h. 3.3. Kiểm tra đọng sương trên vách Khi có sự chênh lệch nhiệt độ giữa không khí trong nhà và ngoài trời xuất hiện một trường nhiệt độ trên vách bao che, hiện tượng đọng sương sẽ xảy ra khi nhiệt độ vách bé hơn nhiệt độ đọng sương của không khí. Hiện tượng đọng sương trên vách không những làm tăng tổn thất nhiệt, tăng tải lạnh yêu cầu mà còn làm mất mỹ quan do ẩm ướt, nấm mốc gây ra. Có thể ảnh hưởng nghiêm trọng tới tuổi thọ của các kết cấu xây dựng công trình. Vì vậy, để tránh xảy ra hiện tượng này chúng ta cần kiểm tra xem các kết cấu bao che có đảm bảo không bị đọng sương hay không và còn có biện pháp khắc phục. Do ta chọn nhiệt độ, độ ẩm trong nhà là như nhau nên ta sẽ kiểm tra đọng sương trên vách chung cho tất cả các phòng. Hiện tượng đọng sương chỉ xảy ra ở bề mặt vách phía nóng, nghĩa là về mùa hè là bề mặt vách ngoài nhà và về mùa đông là bề mặt vách phía trong nhà. ở đây ta chỉ tính cho trường hợp mùa hè (lý do đuợc trình bày ở chương IV) mặt vách phía ngoài nhà. Mật độ dòng nhiệt qua vách được tính theo công thức: tN tw1 tw2 tT q aN, jN aT, jT q = k.(tN – tT) = an.( tN- tW1) Hình 3.1. Truyền nhiệt qua vách phẳng ị k = , W/m2K Ta thấy nhiệt độ vách (tW) giảm thì hệ số truyền nhiệt k tăng. Khi nhiệt độ vách giảm xuống đến nhiệt độ đọng sương (tS) thì hệ số truyền nhiệt đạt trị số cực đại k = kmax và xảy ra hiện tượng đọng sương: + k < kmax thì vách không xảy ra hiện tượng đọng sương + k ³ kmax thì vách xảy ra hiện tượng đọng sương Trị số kmax được xác định theo nhiệt độ đọng sương theo công thức (3.6). [3], có tính tới an toàn. Thực tế, người ta lấy hệ số truyền nhiệt đọng sương làm chuẩn là: kmax = 0,95. , W/m2K - aN: hệ số toả nhiệt phía ngoài nhà, aN = 20 W/m2K nếu bề mặt ngoài tiếp xúc trực tiếp với không khí ngoài trời và aN = 10 W/m2K nếu bề mặt vách ngoài tiếp xúc với không gian đệm; - tSN: nhiệt độ đọng sương bên ngoài, xác định theo tN, N mùa hè; Khi vách tiếp xúc trực tiếp với môi trường không khí ngoài trời ta có: + tN = 33,90C + jN Từ thông số trên, dựa vào đồ thị I – d của không khí ẩm ta tìm được nhiệt độ đọng sương tương ứng: tSN = 25,40C. Khi vách tiếp xúc trực tiếp với không gian đệm (hành lang, đại sảnh) ta có: + tN = 300C + jT Từ thông số trên, dựa vào đồ thị I – d của không khí ẩm ta tìm được nhiệt độ đọng sương tương ứng: tSN = 22,80C. Khi vách tiếp xúc trực tiếp với không khí môi trường bên ngoài ta có hệ số truyền nhiệt cực đại xảy ra hiện tượng đọng sương là: kmax = 0,95. = 0,95. = 18,14 W/m2K. Khi vách tiếp xúc trực tiếp với không khí môi trường là không gian đệm thì ta có hệ số truyền nhiệt cực đại xảy ra hiện tượng đọng sương là: kmax = 0,95. = 0,95. = 13,68 W/m2K. Theo công thức tính toán ở phần trước ta xác định được: +ktrần = 0,55 W/m2K; +knền = 1,88 W/m2K; +ktbao = 1,93 W/m2K; +tngoài = 2,47 W/m2K; +k1gỗ = 2,65 W/m2K; +k2gỗ = 3,06 W/m2K; +k1k = 4,27 W/m2K; +k2k = 3,17 W/m2K; +k3k = 4,89 W/m2K. Qua kết quả tính toán và kiểm tra ta thấy k < kmax. Do đó các bề mặt vách, tường, trần, nền không xảy ra hiện tượng đọng sương. 3.4. Tính toán hệ số góc tia quá trình, eT Hệ số góc tia quá trình et biểu diễn hướng tự thay đổi trạng thái không khí do nhận nhiệt thừa Qt, ẩm thừa Wt và được tính theo công thức sau: kJ/kg Trong đó: + QT: tổng lượng nhiệt thừa trong không gian điều hoà + WT: tổng lượng ẩm thừa trong không gian điều hoà, kg/s Ví dụ tính toán cho phòng cụ thể: - Phòng 3 tầng 1 + Mùa hè : kJ/kg + Mùa đông : kJ/kg - Phòng 5 tầng 6 + Mùa hè : kJ/kg + Mùa đông : kJ/kg Theo công thức trên ta tính được hệ số góc tia quá tình cho từng không gian điều hòa riêng biệt. Kết quả tính toán được trình bày trong bảng 2.37. Bảng 2.37. Hệ số góc của tia quá trình Tầng Phòng QT, W WT, kg/h eT, kJ/kg Mùa hè Mùa đông Mùa hè Mùa đông Mùa hè Mùa đông 1 R1 7913,65 2157,10 1,33 1,01 21388 7704 R2 5812,24 2025,87 2,22 1,68 9425 4341 R3 7913,65 2157,10 1,33 1,01 21388 7704 R4 6783,58 1835,86 1,11 0,84 22001 7868 R5 4713,03 1667,00 0,89 0,67 19107 8930 R6 6783,58 1835,86 1,11 0,84 22001 7868 2 R1 7537,43 2203,67 2,22 1,68 12223 4722 R2 5248,49 2097,92 1,78 1,34 10639 5619 R3 7537,43 2203,67 1,11 0,84 24446 9444 R4 7390,17 1876,65 1,11 0,84 23968 8043 R5 4973,49 1824,40 0,89 0,67 20163 9774 R6 7287,43 1928,67 1,11 0,84 23635 8266 3 R1 6802,04 2419,59 1,33 1,01 18384 8641 R2 4697,78 1948,85 0,89 0,67 19045 10440 R3 6802,04 2419,59 1,33 1,01 18384 8641 R4 6802,04 2419,59 1,33 1,01 18384 8641 R5 4133,52 1527,61 0,22 0,17 67030 32734 R6 6802,04 2419,59 1,33 1,01 18384 8641 4 R1 6970,71 2328,88 1,33 1,01 18840 8317 R2 4746,79 1920,01 0,89 0,67 19244 10286 R3 6970,71 2328,88 1,33 1,01 18840 8317 R4 6970,71 2328,88 1,33 1,01 18840 8317 R5 4166,4 1498,77 0,22 0,17 67563 32117 R6 6970,71 2328,88 1,33 1,01 18840 8317 5 R1 7019,2 2275,33 1,33 1,01 18971 8126 R2 4761,23 1904,23 0,89 0,67 19302 10201 R3 7019,2 2275,33 1,33 1,01 18971 8126 R4 7019,2 2275,33 1,33 1,01 18971 8126 R5 4176,98 1482,99 0,22 0,17 67735 31778 R6 7019,2 2275,33 1,33 1,01 18971 8126 6 R1 8609,97 1649,90 2,22 0,84 13962 7071 R2 5631,44 1849,63 1,78 0,67 11415 9909 R3 8609,97 1649,90 2,22 0,84 13962 7071 R4 8609,97 1649,90 2,22 0,84 13962 7071 R5 5631,44 1849,63 1,78 0,67 11415 9909 R6 8609,97 1649,90 2,22 0,84 13962 7071 7 R2 6092,41 594,53 0,67 0,50 32932 4247 R5 6243,29 472,01 0,67 0,50 33747 3371 Chương IV. 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 lập quá trình xử lý không khí trên đồ thị I – d sau khi tính toán được nhiệt thừa, ẩm thừa, hệ số góc tia quá trình tự thay đổi trạng thái không khí trong phòng để đảm bảo các thông số nhiệt ẩm trong phòng theo các thông số ngoài nhà đã chọn, từ đó tiến hành tính toán năng suất cần thiết của các thiết bị xử lý không khí, tạo cơ sở cho việc lựa chọn loại hệ thống, các thiết bị và bố trí thiết bị của hệ thống. Việc thành lập sơ đồ điều hoà không khí ở đây chỉ tiến hành cho mùa hè, bởi vì: - Dựa vào bảng 3.37, khi tính toán cân bằng nhiệt cho các phòng vào mùa đông đa số chúng đều là nhiệt thừa (QT > 0), trừ 2 phòng ở tầng 7 là nhiệt thiếu nhưng giá trị này rất thấp nên không cần thiết bị sưởi ấm và tăng ẩm. - Công trình đặt tại miền Trung, thị xã Hà Tĩnh nên không ảnh hưởng nhiều của gió mùa Đông Bắc. - Các phòng làm việc đều là phòng kín, đồng thời do thói quen của người Việt Nam thường mặc áo ấm nơi công cộng vào mùa đông nên không có nhu cầu cao về sưởi ấm. - Thời gian còn lại trong năm có nhu cầu sử dụng thấp hơn mùa hè nên nếu thiết bị được chọn hoạt động thích hợp vào mùa hè thì cũng đảm bảo các điều kiện tiện nghi cho các thời gian còn lại trong năm. Tuỳ theo yêu cầu thực tế mà hiện nay người ta đang sử dụng các sơ đồ 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. Sơ đồ thẳng được sử dụng khi không gian cần điều hoà có nguồn phát sinh các chất độc hại, có mùi hôi hám, các cơ sở quân sự đặc biệt, các cơ sở y tế (phòng mổ, phòng lây nhiễm…) hoặc khi hiệu quả của việc lắp đặt đường ống gió hồi không bù lại chi phí đầu tư lắp đặt chúng. Sơ đồ tuần hoàn không khí hai cấp được sử dụng phổ biến ở điều hòa công nghệ, đặc biệt là trong các xưởng sản xuất lớn như nhà máy dệt, nhà máy sản xuất dược phẩm nhằm nâng cao hơn nữa hiệu quả kinh tế, tiết kiệm năng lượng, đơn giản hóa việc tự động điều chỉnh nhiệt độ, độ ẩm. Sơ đồ tuần hoàn không khí một cấp là sơ đồ thường được ứng dụng rộng rãi hơn cả do nó tiết kiệm được năng lượng rất lớn so với sơ đồ thẳng và chi phí đầu tư ban đầu nhiều khi không lớn lắm. So với sơ đồ tuần hoàn không khí hai cấp, sơ đồ tuần hoàn không khí một cấp tiêu tốn năng lượng nhiều hơn song lại đơn giản hơn trong việc lắp đặt, vận hành, và chi phí đầu tư ban đầu nhỏ hơn. Chính vì vậy, trong thực tế người ta thường sử dụng sơ đồ tuần hoàn không khí một cấp. Qua phân tích đặc điểm công trình Trung tâm Điều hành BCVT, tại Hà Tĩnh ta thấy: + Công trình không đòi hỏi độ tin cậy cao. Không yêu cầu nghiêm ngặt về nhiệt độ, độ ẩm nên có thể cho phép sai lệch trong nhiều giờ; + Trong toà nhà không phát sinh chất độc hại; + Việc lắp đặt, vận hành càng đơn giản càng tốt; + Yêu cầu kinh tế, tiết kiệm năng lượng sử dụng. Do đó, chỉ cần sử dụng sơ đồ tuần hoàn không khí một cấp là đủ đáp ứng yêu cầu kỹ thuật mà lại tiết kiệm về mặt kinh tế. Sơ đồ nguyên lý của hệ thống ĐHKK có tuần hoàn không khí một cấp được trình bày trên hình 4.1. Hình 4.1. Sơ đồ nguyên lý của hệ thống ĐHKK một cấp. 1 – Cửa lấy gió trời 7 – Miệng thổi gió 2 – Buồng hoà trộn 8 – Miệng hút 3 – Thiết bị xử lý không khí 9 – Đường ống gió hồi 4 – Quạt gió 10 – Thiết bị lọc bụi 5 – Đường ống gió 11 – Quạt gió hồi 6 – Gian điều hoà 12 – Đường gió thải Nguyên lý làm việc của hệ thống như sau: Không khí ngoài trời (lưu lượng GN , 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 GT). Không khí sau khi hoà trộn (có trạng thái H) 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 qua các miệng hút 8 đi vào đường ống gió hồi 9, lọc bụi 10, và quạt gió hồi 11, một phần không khí trong phòng được thải ra ngoài qua cửa tự thải . 4.2. Tính toán sơ đồ tuần hoàn không khí một cấp mùa hè d I tT jT T eT H O ºV N jN tN j = 95% j = 100% 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. Hình 4.2. Sơ đồ tuần hoàn không khí một cấp mùa đông Các quá trình trên đồ thị: + TH, NH: quá trình hòa trộn ; + HV : quá trình làm lạnh, khử ẩm; + VT : quá trình tự thay đổi trạng thái không khí để khử ẩm, khử nhiệt. Việc xác định các thông số tại các điểm nút được tiến hành như sau: + Ngoài trời: tN = 33,9°C , jN = 59% + Trong nhà: tT = 25°C, jT = 65% + Điểm thổi vào V: jV = 95%. Do VT là quá trình tự thay đổi trạng thái của không khí để khử QT và WT với hệ số góc tia quá trình là eT nên V là giao điểm của đường eT qua T và cắt đường jV = 95%. + Điểm hoà trộn H được xác định theo côn thức (3.42) và (3.43). [1] như sau: kJ/kg g/kg - G: lưu lượng không khí cần thiết để triệt tiêu toàn bộ lượng nhiệt thừa và ẩm thừa kg/s G = kg/s G = GN + GT = GH - GN: lưu lượng gió tươi để đảm bảo oxi cho người, đảm bảo điều kiện vệ sinh. - GT: lưu lượng gió tái tuần hoàn, kg/s - GH: lượng gió điểm hoà trộn (lượng gió tuần hoàn), kg/s. Theo tiêu chuẩn Việt Nam TCVN 5687 – 1992 lượng gió tươi cho một người trong một giờ đối với phần lớn các công trình là 20 m3/người.h . Đồng thời, lượng gió tươi này không được thấp hơn 10% lượng gió tuần hoàn. Như vậy việc lựa chọn lượng gió tươi phải đáp ứng hai điều kiện: + Đạt tối thiểu 20 m3/người.h; + Đạt tối thiểu 10% lưu lượng gió tuần hoàn. ở đây ta chọn : GN = 0,1.G ị GT = 0,9.G và kiểm tra thoả mãn theo điều kiện 20 m3/h. Vậy ta có điểm hoà trộn H: IH kJ/kg g/kg + Năng suất lạnh yêu cầu: Q0 = G.(IH – I0) , W + Lượng ẩm thải ra ở dàn lạnh: = G.(dN – d0) , kg/s Ví dụ tính toán cho phòng cụ thể: Dựa vào bảng 3.37 ta có thông số tính toán cho phòng 3 tầng 1 như sau: + Hệ số góc tia quá trình: eT = 21388 kJ/kg + Nhiệt thừa: QT13 = 7913,65 W Qua T, vẽ tia eT cắt đường j = 95% tại một điểm gọi là O º V, tra trên đồ thị I- d ta có trạng thái điểm O, cũng là điểm V. t0 = 18°C, I0 = 49,5 kJ/kg j0 = 95%, d0 = 12,5 g/kg Lưu lượng gió theo yêu cầu = = 0,92 kg/s Năng suất lạnh yêu cầu: = 0,92.(60,69 – 49,5) = 10,54 KW Tương tự ta có kết quả bảng tính sau: Bảng 4.1. Năng suất lạnh và lưu lượng gió yêu cầu Tầng Phòng QT ,W IT –IV, kJ/kg IH – IV, J/kg G, kg/s Q0, KW 1 R1 7913,65 12,90 15,69 0,92 10,54 R2 5283,85 15,90 18,69 0,56 7,37 R3 7913,65 12,90 15,69 0,92 10,54 R4 6783,58 12,90 15,69 0,81 9,04 R5 4284,58 7,90 10,69 0,56 6,28 R6 6783,58 12,90 15,69 0,81 9,04 2 R1 7537,43 15,90 18,69 0,72 9,56 R2 4771,36 12,90 15,69 0,50 6,66 R3 7537,43 12,90 15,69 0,90 10,04 R4 7390,17 12,90 15,69 0,88 9,84 R5 4521,36 10,90 13,69 0,59 6,63 R6 7287,43 12,90 15,69 0,87 9,71 3 R1 6802,04 12,90 15,69 0,81 9,06 R2 4270,71 7,90 10,69 0,59 6,36 R3 6802,04 12,90 15,69 0,81 9,06 R4 6802,04 12,90 15,69 0,81 9,06 R5 3757,75 7,90 10,69 0,84 6,49 R6 6802,04 12,90 15,69 0,81 9,06 4 R1 6970,71 12,90 15,69 0,83 9,29 R2 4315,26 8,40 11,19 0,57 6,32 R3 6970,71 12,90 15,69 0,83 9,29 R4 6970,71 12,90 15,69 0,83 9,29 R5 3787,64 4,90 7,69 0,85 6,54 R6 6970,71 12,90 15,69 0,83 9,29 5 R1 7019,26 12,90 15,69 0,84 9,35 R2 4328,39 12,90 15,69 0,57 6,34 R3 7019,24 12,90 15,69 0,84 9,35 R4 7019,23 12,90 15,69 0,84 9,35 R5 3797,26 7,90 10,69 0,85 6,56 R6 7019,25 12,90 15,69 0,84 9,35 6 R1 8609,97 17,90 18,69 0,81 10,12 R2 5119,49 15,90 18,69 0,54 7,14 R3 8609,97 17,90 18,69 0,81 10,12 R4 8609,97 17,90 18,69 0,81 10,12 R5 5119,49 15,90 18,69 0,81 7,14 R6 8609,97 17,90 18,69 0,81 10,12 7 R2 6092,41 14,90 17,69 0,59 7,73 R5 6243,29 14,90 17,69 0,60 7,92 Chương V. chọn máy và Bố trí mặt bằng Chọn máy ĐHKK cần đảm bảo các yêu cầu sau: + Phải chọn máy đủ năng suất lạnh yêu cầu ở đúng chế độ làm việc đã tính toán. Nếu do đòi hỏi của chủ đầu tư đôi khi còn có năng suất lạnh dự trữ. Tổng năng suất của máy được chọn phải lớn hơn hoặc bằng năng suất lạnh tính toán ở chế độ làm việc thực tế. + Phải chọn máy đạt năng suất gió yêu cầu thiết kế. Năng suất gió của máy được chọn phải lớn hơn hoặc bằng năng suất gió tính toán. Dựa vào đặc điểm cấu trúc công trình và yêu cầu của chủ đầu tư ta lựa chọn hệ thống ĐH trung tâm nước, giải nhiệt gió bao gồm các thiết bị: + Máy làm lạnh nước; + Dàn trao đổi nhiệt FCU, AHU; + Hệ thống ống dẫn nước lạnh; + Hệ thống gió tươi, gió hồi, vận chuyển và phân phối không khí. Theo kết quả bảng 4.1 ta xác định được năng suất lạnh và lưu lượng gió yêu cầu đáp ứng được điều kiện tiện nghi của công trình. Đây là số liệu quan trọng quyết định đến việc lựa chọn, bố trí máy móc thiết bị làm sao cho vừa đáp ứng được yêu cầu kỹ thuật, vừa đáp ứng được tính kinh tế. 5.1.Chọn dàn trao đổi nhiệt Theo kết quả tính toán được mỗi phòng có năng suất lạnh không vượt quá 20 kW. Vì vậy toàn bộ dàn trao đổi nhiệt của công trình là FCU. FCU là dàn trao đổi nhiệt ống xoắn, có quạt, nước lạnh chảy trong ống, không khí đi ngoài ống. Để tăng cường trao đổi nhiệt phía không khí, người ta bố trí cánh tản nhiệt, bước cánh khoảng từ 0,8 đến 3 mm. FCU cũng có nhiều loại như: treo tường, giấu tường , treo trần, đặt sàn, tủ tường... FCU gồm các bộ phận như: dàn ống nước lạnh và quạt để thổi cưỡng bức không khí trong phòng qua dàn trao đổi nhiệt, máng hứng nước ngưng, quạt ly tâm để đảm bảo áp suất gió qua ống gió và miệng thổi. Ví dụ chọn máy cho phòng cụ thể: Phòng 1 tầng 1 (R11), theo bảng 4.1 ta có: + Năng suất lạnh: Q011 = 10,54 kW; + Năng suất gió: G11 = 0,92 kg/s. Dựa vào Catalog của hãng Carrier, tương ứng với nhiệt độ nước vào dàn lạnh là 70C, nhiệt độ phòng là 250C, ta chọn 3 dàn lạnh loại Cassette ký hiệu là 42GWC008 có các thông số như sau: + Năng suất lạnh: Q0 = 4 kW; + Năng suất sưởi: Q’= 2,5 kW; + Năng suất gió: G = 306 l/s = 0,367 kg/s + Lưu lượng nước: V = 0,19 l/s; + Tổn thất áp suất: p = 12 kPa; + Khối lượng mỗi dàn: md = 20 kg; + Nguồn cấp: 230 – 1 – 50 (V – ph – Hz). Năng suất lạnh của dàn là: Q0dàn = 3.4 = 12 kW > 10,54 kW; Năng suất gió của dàn là: Gdàn = 3. 0,367 = 1,1 kg/s > 0,92 kg/s. ị Đảm bảo thông số kỹ thuật. Phòng 5 tầng 7 (R75), theo bảng 4.1 ta có: + Năng suất lạnh: Q075 = 7,92 kW; + Năng suất gió: G75 = 0,6 kg/s. Dựa vào Catalog của hãng Carrier, tương ứng với nhiệt độ nước vào dàn lạnh là 70C, nhiệt độ phòng là 250C, ta chọn 2 dàn lạnh loại Cassette ký hiệu là 42GWC008 với thông số kỹ thuật như trên. Năng suất lạnh của dàn là: Q0dàn = 2. 4 = 8 kW > 7,92 kW; Năng suất gió của dàn là: Gdàn = 2. 0,367 = 0,734 kg/s > 0,6 kg/s. ị Đảm bảo thông số kỹ thuật. Dựa vào kết quả bảng 4.1 và làm tương tự như 2 phòng trên ta lựa chọn được máy cho tất cả các phòng của công trình như sau: Bảng 5.1. Ký hiệu và thông số kỹ thuật của dàn lạnh (FCU: Fan Coil Uint) Tầng Phòng Ký hiệu dàn Kiểu dàn Số lượng Q0tt kW Q0 kW Gtt kg/s G kg/s 1 R1 42GWC008 Cassette 3 10,54 4 0,92 0,367 R2 42GWC008 Cassette 2 7,37 4 0,56 0,367 R3 42GWC008 Cassette 3 10,54 4 0,92 0,367 R4 42GWC008 Cassette 3 9,04 4 0,81 0,367 R5 42GWC008 Cassette 2 6,28 4 0,56 0,367 R6 42GWC008 Cassette 3 9,04 4 0,81 0,367 2 R1 42GWC008 Cassette 3 9,56 4 0,72 0,367 R2 42GWC008 Cassette 2 6,66 4 0,50 0,367 R3 42GWC008 Cassette 3 10,04 4 0,90 0,367 R4 42GWC008 Cassette 3 9,84 4 0,88 0,367 R5 42GWC008 Cassette 2 6,63 4 0,59 0,367 R6 42GWC008 Cassette 3 9,71 4 0,87 0,367 3 R1 42GWC008 Cassette 3 9,06 4 0,81 0,367 R2 42GWC008 Cassette 2 6,36 4 0,59 0,367 R3 42GWC008 Cassette 3 9,06 4 0,81 0,367 R4 42GWC008 Cassette 3 9,06 4 0,81 0,367 R5 42GWC008 Cassette 2 6,49 4 0,84 0,367 R6 42GWC008 Cassette 3 9,06 4 0,81 0,367 4 R1 42GWC008 Cassette 3 9,29 4 0,83 0,367 R2 42GWC008 Cassette 2 6,32 4 0,57 0,367 R3 42GWC008 Cassette 3 9,29 4 0,83 0,367 R4 42GWC008 Cassette 3 9,29 4 0,83 0,367 R5 42GWC008 Cassette 2 6,54 4 0,85 0,367 R6 42GWC008 Cassette 3 9,29 4 0,83 0,367 5 R1 42GWC008 Cassette 3 9,35 4 0,84 0,367 R2 42GWC008 Cassette 2 6,34 4 0,57 0,367 R3 42GWC008 Cassette 3 9,35 4 0,84 0,367 R4 42GWC008 Cassette 3 9,35 4 0,84 0,367 R5 42GWC008 Cassette 2 6,56