Tính toán kiểm tra hệ thống điều hòa không khí cao ốc văn phòng ocean tower TP HCM đồ án tốt nghiệp ngành công nghệ kỹ thuật nhiệt

TỔNG QUAN VỀ ĐIỀU HOÀ KHÔNG KHÍ

Lịch sử hình thành

Các nhà khảo cổ học cho rằng người Ai Cập cổ đại đã phát minh ra mô hình máy điều hòa không khí đầu tiên bằng cách treo lau sậy trên cửa sổ và phun nước lên đó Khi gió thổi qua, hơi nước sẽ được đưa vào trong phòng, giúp làm mát không khí Phương pháp này không chỉ giúp làm mát mà còn duy trì độ ẩm, giúp người Ai Cập tránh khỏi sự khô nóng của khí hậu sa mạc.

Bảng 1 1: Những cột mốc quan trọng trong quá trình phát triển của máy điều hòa

Năm Nhân vật Sự kiện

Franklin Phát hiện quá trình làm lạnh từ sự bay hơi

1820 Michael faraday Nén và hóa lỏng khí Amoniac

1830 John Gorrie Thổi không khí lạnh để làm mát bệnh nhân, ý tưởng chế tạo máy điều hòa

1851 James Harrison Chế tạo thành công máy tạo băng

1881 Hải quân Hoa Kỳ Hệ thống dùng nước đá để làm mát tổng thống

1902 Willis Carrier Chế tạo máy điều hòa không khí đầu tiên trên thế giới

1906 Stuart Cramer Đặt tên quá trình “điều hòa không khí”

1914 Charles Gates Người đầu tiên sở hữu máy điều hòa tại nhà riêng

1928 Thomas Midgley Jr Chế tạo thành công chất sinh hàn Freon (CFC)

Chế tạo máy điều hòa đầu tiên có kích thước nhỏ gọn 1939-

Công nghệ làm lạnh phục vụ chiến tranh thế giới thứ

Hơn 1 triệu máy điều hòa dân dụng được bán ra trên khắp nước Mỹ

1957 Heinrick Krigar Chế tạo thành công máy nén ly tâm

Buzz Aldrin Đi bộ trên mặt trăng với bộ quần áo có trang bị máy điều hòa

Vào năm 1901, một công trình tại Monte Carlo đã kiểm soát nhiệt độ và độ ẩm trong phòng hòa nhạc, đánh dấu bước tiến quan trọng trong công nghệ điều hòa không khí Năm 1902, Willis Carrier phát minh ra mô hình máy điều hòa không khí hiện đại đầu tiên sử dụng năng lượng điện tại Buffalo, New York Đến năm 1911, Carrier giới thiệu "công thức làm lạnh với tỷ lệ độ ẩm hợp lý" cho hội kỹ sư cơ khí Hoa Kỳ, phương pháp này vẫn được áp dụng trong nhiều lĩnh vực của ngành công nghiệp làm lạnh ngày nay.

Vào năm 1922, Carrier đã có hai bước tiến quan trọng trong ngành công nghiệp máy điều hòa không khí, đầu tiên là việc thay thế chất sinh hàn độc hại amoniac bằng dielene (dichloroethylene, C2H2Cl2) an toàn hơn Đến năm 1944, máy điều hòa không khí đã bắt đầu được ứng dụng trong ngành hàng không.

Năm 1957, công nghệ sản xuất máy điều hòa đã có bước tiến vượt bậc khi kỹ sư người Đức Heinrich Kriga chế tạo thành công máy nén khí ly tâm đầu tiên trên thế giới.

Hiện nay, sự phát triển của khoa học kỹ thuật đã nâng cao chất lượng cuộc sống con người, đặc biệt trong lĩnh vực điều hòa không khí Các hệ thống thiết bị ngày càng hiện đại, gọn nhẹ và có giá thành hợp lý, đáp ứng tốt nhu cầu của người tiêu dùng.

Tầm quan trọng của điều hòa không khí đối với con người và sản xuất

Nghiên cứu cho thấy rằng hiệu suất làm việc của con người tăng lên trong điều kiện thoải mái, đặc biệt là khi có sự hỗ trợ của điều hòa không khí Nhiệt độ phòng quá cao có thể gây ra cảm giác khó chịu và mệt mỏi, làm giảm khả năng tập trung và hiệu quả công việc Ngược lại, môi trường thoáng đãng và mát mẻ giúp con người cảm thấy bình yên và có thể hoàn thành nhiều nhiệm vụ hơn.

Máy điều hòa không chỉ giúp lưu thông không khí trong phòng mà còn lọc sạch bụi bẩn, khói, vi sinh vật và vi khuẩn Nhờ vào môi trường trong lành mà máy tạo ra, sức khỏe con người được cải thiện đáng kể Hơn nữa, máy điều hòa hoạt động êm ái, mang lại không gian yên tĩnh cho giấc ngủ sâu vào ban đêm và duy trì sự tĩnh lặng trong suốt cả ngày.

1.2.2 Đối với quá trình sản xuất

Môi trường kiểm soát khí hậu không chỉ mang lại lợi ích cho máy móc mà còn cho con người Từ năm 1950, các nhà nghiên cứu đã phát hiện rằng điều hòa không khí trong nơi làm việc giúp tăng năng suất của nhân viên lên ít nhất 25% và giảm thiểu sự vắng mặt so với những người làm việc trong môi trường không có điều hòa Ngoài ra, điều hòa không khí còn được sử dụng để làm mát và hút ẩm cho các thiết bị điện tử sản xuất nhiệt, như máy chủ và bộ khuếch đại công suất, cũng như để bảo quản các sản phẩm tinh tế như tác phẩm nghệ thuật.

Trong một ô tô, hệ thống điều hòa không khí sẽ sử dụng khoảng 3kW của động cơ điện, do đó tăng mức tiêu thụ nhiên liệu của xe

Hệ thống điều hòa công nghiệp cung cấp nhiều tùy chọn công suất, cho phép người dùng lựa chọn máy phù hợp với thiết kế và nhu cầu mở rộng của công trình một cách dễ dàng.

Hệ thống làm mát không khí này tự động điều chỉnh nhiệt độ phù hợp với môi trường xung quanh, giúp máy lạnh tự động điều chỉnh công suất máy nén Điều này không chỉ tối ưu hóa hiệu suất làm mát mà còn giảm thiểu chi phí điện năng trong suốt quá trình vận hành của hệ thống.

Tiết kiệm chi phí trong việc bảo trì, bảo dưỡng máy móc sản xuất.

Giới thiệu về một số hệ thống điều hòa không khí

Hệ thống sưởi ấm và làm mát đóng vai trò quan trọng trong quyết định mua nhà của nhiều người Có hai loại hệ thống chính: hệ thống cục bộ và hệ thống trung tâm.

1.3.1 Hệ thống điều hòa cục bộ Điều hòa cục bộ là máy điều hòa không khí gồm các máy cục bộ đơn chiếc được lắp đặt cho các khu vực điều hoà đơn lẻ [TL3]

Hệ thống điều hòa gồm 2 loại chính là máy điều hòa một khối và máy điều hai khối (Hình 1.1)

Hình 1 1: Máy điều hòa cục bộ

6 Ưu điểm của hệ thống điều hòa cục bộ:

- Lắp đặt đơn giản, nhanh chóng

- Các máy hoàn toàn độc lập với nhau, nên dễ dàng trong việc sử dụng

- Sửa chữa, bảo trì đơn giản

- Giá thành tương đối rẻ

- Máy hoạt động ổn định, tuổi thọ trung bình

Nhược điểm của hệ thống điều hòa cục bộ:

- Thường được áp dụng cho các công trình đơn giản, nhỏ, không có yêu cầu khắc khe về các thông số của môi trường

- Chi phí vận hành khá lớn do có hệ số tiêu thụ điện năng lớn

- Ảnh hưởng đến kiến trúc mỹ quan của tòa nhà do phải lắp quá nhiều dàn ngưng trên tường, …

- Âm thanh vận hành khá lớn

1.3.2 Hệ thống điều hòa trung tâm

Hệ thống điều hòa trung tâm là một giải pháp hiệu quả để phân phối lạnh và làm mát cho toàn bộ khu vực bên trong tòa nhà, bao gồm nhiều máy trung tâm kết hợp với nhau Thường được thiết kế cho các nhà máy, nhà xưởng và trung tâm thương mại, hệ thống này cung cấp dàn nóng và dàn lạnh với công suất lớn, giúp làm mát đồng bộ cho toàn bộ không gian.

Hệ thống điều hòa trung tâm gồm có hai loại chính là: điều hòa trung tâm VRV và điều hòa trung tâm Water Chiller

1.3.2.1 Hệ thống điều hòa VRV

VRV, viết tắt của "Variable Refrigerant Volume", là hệ thống điều hòa trung tâm lý tưởng cho các tòa nhà cao tầng và công trình có diện tích lớn, nơi mà việc lắp đặt dàn nóng giải nhiệt riêng biệt gặp khó khăn.

Hệ thống điều hòa trung tâm VRV có 4 loại: (Hình 1.2)

- Hệ thống điều hòa trung tâm VRV casstle âm trần

- Hệ thống điều hòa trung tâm VRV âm trần nối ống gió

- Hệ thống điều hòa trung tâm VRV đặt sàn

Hệ thống điều hòa trung tâm VRV treo tường là giải pháp lý tưởng cho các khu vực rộng lớn và đông người Dàn ngưng của hệ thống có thể được lắp đặt trên tầng mái hoặc tầng hầm, trong khi các dàn trao đổi nhiệt được bố trí trong các phòng ở các tầng Hệ thống ống gas và ống nước ngưng được giấu kín trên trần giả và trong các hộp gen, giúp duy trì vẻ mỹ quan cho công trình mà không gây ảnh hưởng đến thiết kế tổng thể.

Hình 1 2: Điều hòa trung tâm VRV

Máy điều hòa dạng VRV chủ yếu dùng cho điều hòa tiện nghi và có các đặc điểm sau:

Tổ hợp ngưng tụ (dàn nóng) được trang bị ba máy nén, trong đó một máy nén điều chỉnh năng suất lạnh theo kiểu ON – OFF, trong khi hai máy nén còn lại sử dụng công nghệ biến tần để điều chỉnh bậc từ 0% đến 100%, với tổng cộng 21 bậc Hệ thống này không chỉ đảm bảo hiệu suất làm lạnh tối ưu mà còn tiết kiệm năng lượng hiệu quả.

- Các thông số vi khí hậu được khống chế phù hợp với nhu cầu của từng vùng

Các máy VRV được thiết kế với dãy công suất linh hoạt, có khả năng lắp ghép để tạo thành các mạng đáp ứng nhu cầu năng suất lạnh đa dạng, từ 7KW cho đến hàng ngàn KW Điều này giúp phục vụ hiệu quả cho các tòa nhà cao tầng hàng trăm mét và hàng ngàn phòng đa chức năng.

Hệ thống VRV đã tối ưu hóa việc thu hồi dầu về máy nén, cho phép dàn nóng được lắp đặt cao hơn dàn lạnh lên đến 50m Các dàn lạnh có thể được bố trí cách nhau tối đa 15m, và đường ống dẫn môi chất lạnh từ dàn nóng đến dàn lạnh có thể dài tới 100m Đặc biệt, đường ống còn có thể kéo dài thêm 60m kể từ nhánh rẽ đầu tiên, tạo điều kiện thuận lợi cho việc lắp đặt trong các công trình cao tầng, văn phòng và khách sạn.

Do chiều dài của đường ống dẫn gas ảnh hưởng đến năng suất lạnh, việc sử dụng máy biến tần trở nên cần thiết để điều chỉnh hiệu suất này Nhờ vào máy biến tần, hệ số làm lạnh không chỉ được cải thiện mà còn vượt trội hơn so với nhiều hệ thống khác.

- Ngoài ra các chi tiết lắp ghép có độ tin cậy cao

1.3.2.2 Hệ thống điều hòa Water Chiller

Hệ thống điều hòa Chiller sử dụng nước làm chất tải lạnh, làm lạnh nước xuống khoảng 7˚C mà không trực tiếp xử lý không khí Nước lạnh được dẫn qua các ống cách nhiệt đến các dàn trao đổi nhiệt như FCU và AHU để xử lý nhiệt độ và độ ẩm không khí Quạt tại các FCU thổi không khí qua dàn để điều chỉnh nhiệt độ và độ ẩm Cụm trung tâm Chiller thường được lắp đặt trên sân thượng tòa nhà, với nhiệt độ và tốc độ gió được điều khiển bởi hệ thống "Thermorstart".

- Cụm trung tâm làm lạnh nước (Water Chiller)

- Hệ thống ống dẫn nước lạnh, bơm nước lạnh

- Hệ thống nước giải nhiệt

- Các dàn trao đổi nhiệt FCU,AHU,… để làm lạnh mùa hè, sưởi ấm mùa đông

- Hệ thống ống gió và vận chuyển phân phối khí

- Hệ thống tiêu âm, giảm âm

- Hệ thống tự động điều chỉnh nhiệt độ, độ ẩm trong phòng, điều chỉnh gió tươi, điều chỉnh năng suất lạnh, …

Hình 1 3: Điều hòa trung tâm Water Chiller Ưu điểm của điều hòa trung tâm Water Chiller:

- Hệ thống có vòng tuần hoàn là nước nên rất an toàn nên không sợ ảnh hưởng do rò rỉ môi chất ra ngoài vì nước không độc hại

- Công suất hệ thống: 5 Ton lên đến hàng ngàn Ton lạnh (1 Ton = 3024 kcal/h)

- Có thể kiểm soát nhiệt độ trong không gian điều hòa theo từng phòng riêng rẽ, ổn định và duy trì các điều kiện vi khí hậu tốt nhất

Hệ thống này rất phù hợp cho các công trình lớn và rất lớn như tòa nhà cao tầng, trung tâm thương mại, khách sạn và văn phòng, đồng thời không làm ảnh hưởng đến mỹ quan tổng thể của tòa nhà.

- Hệ thống ống nước nhỏ hơn ống gió rất nhiều lần nên tiết kiệm được vật liệu xây dựng

- Không khí sau khi ra khỏi FCU và AHU có độ sạch cao, đáp ứng được các tiêu chuẩn khác nhau về tiêu chuẩn không khí

- Hoạt động ổn định ít phụ thuộc thời tiết, tuổi thọ cao

Nhược điểm của điều hòa trung tâm Water Chiller:

- Khi lắp đặt, sửa chữa, bảo trì hệ thống yêu cầu phải có đội kĩ thuật lành nghề có trình độ chuyên môn cao

- Hệ thống cần phải sửa chữa, bảo dưỡng định kỳ cũng như chi phí vận hành lớn

- Khi vận hành cũng phải cần người có chuyên môn, trình độ cao về hệ thống

Giới thiệu tổng quan về cao ốc văn phòng OCEAN TOWER TP.HCM

Tòa nhà Ocean Tower, xếp hạng C, được thiết kế theo tiêu chuẩn văn phòng cho thuê hiện đại và chuyên nghiệp, nằm trên đường Cộng Hòa, phường 12, Quận Tân Bình.

Tòa nhà văn phòng cho thuê Ocean Tower tại quận Tân Bình được trang bị đầy đủ tiện nghi hiện đại như hệ thống máy lạnh, internet cáp quang và hệ thống báo cháy an toàn Với không gian toilet cao cấp rộng rãi, thoáng mát cùng hệ thống dây điện thoại tiện lợi, tòa nhà còn được thiết kế bằng kính cường lực chống nhiệt, hứa hẹn mang đến một môi trường làm việc lý tưởng cho doanh nghiệp.

Hệ thống điều hòa không khí và thông gió được Công ty cổ phần cơ điện lạnh Đại Việt thiết kế và thi công [TL5 ]

Hiện nay công trình đã được hoàn thành và đưa vào sử dụng

Kết cấu hạ tầng của tòa nhà:

2 tầng hầm, 1 tầng trệt, 11 tầng và 2 thang máy

Gần 2.400 m 2 tổng diện tích sàn

Số diện tích sàn mỗi tầng : 200 m 2

Hình 1 4: Cao ốc văn phòng OCEAN TOWER TP.HCM

Chọn phương án thiết kế cho cao ốc văn phòng Ocean Tower

Để thiết kế hệ thống điều hòa không khí hiệu quả, cần lựa chọn các thông số tính toán của không khí ngoài trời và các thông số tiện nghi trong nhà Hai thông số quan trọng bao gồm nhiệt độ t (°C) và độ ẩm tương đối φ (%).

Tốc độ chuyển động không khí trong phòng ra (m/s) Độ ồn cho phép trong phòng Lp (dB)

Lượng khí tươi cung cấp LN (m 3 /s)

Nồng độ cho phép của các chất độc hại trong phòng

Dựa vào thông số tính toán (TSTT) ngoài trời để thiết kế không khí cần được chọn theo số giờ m (tính trên năm) và hệ số bảo đảm Kbđ

TSTT bên ngoài cho DHKK chia làm 3 cấp: I, II và III

Cấp I với số giờ cho phép không đảm bảo chế độ nhiệt ẩm bên trong nhà là m 35 h/năm, ứng với hệ số bảo đảm Kbđ = 0,996 - dùng cho hệ thống ĐHKK có độ tin cậy cao nhất, dùng trong các công trình có công dụng đặc biệt quan trọng

Cấp II với số giờ cho phép không đảm bảo chế độ nhiệt ẩm bên trong nhà là m 150 h/năm đến 200 h/năm, ứng với hệ số bảo đảm Kbđ = 0,983 đến 0,977 - dùng cho các hệ thống ĐHKK đảm bảo điều kiện tiện nghi nhiệt và điều kiện công nghệ trong các công trình có công dụng thông thường như công sở, cửa hàng, nhà văn hóa - nghệ thuật, nhà công nghiệp

Cấp III với số giờ cho phép không đảm bảo chế độ nhiệt ẩm bên trong nhà là m 350 h/năm đến 400 h/năm, ứng với hệ số bảo đảm Kbđ = 0,960 đến 0,954 - dùng cho các hệ thống ĐHKK trong các công trình công nghiệp không đòi hỏi cao về chế độ nhiệt ẩm Điều hòa không khí cấp I tuy có mức độ tin cậy cao nhất nhưng chi phí đầu tư, lắp đặt, vận hành rất lớn nên chỉ sử dụng cho những công trình điều hòa tiện nghi đặc biệt quan trọng hoặc các công trình điều hòa công nghệ yêu cầu nghiêm ngặt như: Lăng Bác, các phân xưởng sản xuất linh kiện điện tử, quang học, cơ khí chính xác

Điều hòa không khí cấp II thường được áp dụng cho các công trình cao cấp như khách sạn 4-5 sao và bệnh viện quốc tế Trong khi đó, điều hòa không khí cấp III, mặc dù có độ tin cậy thấp nhất, lại được sử dụng phổ biến hơn do chi phí đầu tư ban đầu thấp Hầu hết các công trình dân dụng như khách sạn, văn phòng, siêu thị, hội trường, rạp hát, rạp chiếu bóng và nhà ở đều có thể lựa chọn điều hòa cấp III.

Dự án Ocean Tower là một cao ốc văn phòng quy mô lớn, tuy nhiên chỉ cần sử dụng điều hòa cấp III để đáp ứng nhu cầu Việc sử dụng điều hòa cấp I hoặc II sẽ dẫn đến lãng phí đáng kể cả về chi phí đầu tư lẫn chi phí vận hành.

Bảng 1 2: Các thông số thiết kế ngoài nhà

Chọn thông số thiết kế trong nhà:

Dựa vào TCVN, bảng A3 thông số tính toán hợp lí của không khí bên trong của cao ốc ( TL3-Tr.47)

Bảng 1 3: Các thông số thiết kế trong nhà

Vậy thông số thiết kế trong nhà và ngoài nhà sử dụng trong dự án:

Bảng 1 4: Các thông số thiết kế trong nhà và ngoài nhà

Tốc độ không khí xung quanh:

Tốc độ không khí xung quanh ảnh hưởng đáng kể đến cường độ trao đổi nhiệt và trao đổi chất của cơ thể con người Khi gió thổi mạnh, cường độ trao đổi nhiệt ẩm gia tăng, khiến chúng ta cảm thấy mát mẻ hơn Do đó, trong cùng điều kiện về độ ẩm và nhiệt độ, da của chúng ta thường khô hơn khi đứng trước gió so với ở những nơi yên tĩnh.

Khi nhiệt độ không khí giảm và tốc độ gió tăng, cơ thể sẽ mất nhiệt nhanh chóng, dẫn đến cảm giác lạnh Tốc độ gió phù hợp phụ thuộc vào nhiều yếu tố như nhiệt độ, cường độ lao động, độ ẩm và tình trạng sức khỏe của từng người.

Bảng 1 5: Tốc độ không khí theo nhiệt độ

Nhiệt độ không khí ( 0 C) Tốc độ không khí (m/s)

Độ ồn cho phép trong môi trường làm việc ảnh hưởng trực tiếp đến trạng thái và mức độ tập trung của con người Mức độ ảnh hưởng này phụ thuộc vào loại công việc và tính năng của từng phòng Tại trung tâm có khu sản xuất và nhiều phòng hành chính, mức độ ồn được quy định trong khoảng 40 - 55dB để đảm bảo hiệu quả làm việc.

Để đánh giá mức độ ô nhiễm không khí, người ta dựa vào nồng độ CO2, một chất độc hại phổ biến nhất do con người phát thải trong sinh hoạt và sản xuất Việc cung cấp lượng khí tươi cần thiết là rất quan trọng để giảm thiểu ô nhiễm này.

Lưu lượng không khí tươi cần thiết cung cấp cho 1 người trong 1 giờ được xác định như sau:

VCO2 là lượng CO2 do con người thải ra: m 3 /h người

Nồng độ CO2 cho phép, % thể tích Thường chọn  = 0,15

Nồng độ CO2 trong không khí môi trường xung quanh, % thể tích

Vk Lưu lượng không khí cần cấp, m3/h người

Lượng CO2 do 1 người thải ra phụ thuộc vào cường độ lao động, nên vk cũng phụ thuộc vào cường độ lao động

Bảng 1 6: Lưu lượng khí tươi cần cung cấp

Cường độ vận động V CO2 (m 3 /h) V k (m 3 /h) với  = 0,15

TÍNH TOÁN NHIỆT TẢI CHO CÔNG TRÌNH

Tổng quát

Có nhiều phương pháp để tính toán cân bằng nhiệt ẩm, và nhóm chúng tôi đã chọn phương pháp Carrier Để tính toán năng suất lạnh Q0, chúng tôi sẽ tổng hợp nhiệt thừa Qht và nhiệt ẩm Qât từ tất cả các nguồn nhiệt phát sinh và thẩm thấu vào phòng cần điều hòa.

Cao ốc văn phòng Ocean Tower tọa lạc tại thành phố Hồ Chí Minh, nơi có khí hậu nóng quanh năm với sự chênh lệch nhiệt độ giữa mùa hè và mùa đông không đáng kể, do đó không cần thiết phải lắp đặt hệ thống sưởi.

Sơ đồ tính toán nhiệt theo phương pháp Carrier [TL2 – Tr.122]

Hình 2 1: Sơ đồ tính toán nhiệt theo phương pháp Carrier

Nhiệt hiện thừa Qht do: Nhiệt ẩn thừa Qât do:

Tính nhiệt hiện và nhiệt ẩn

2.2.1 Nhiệt hiện bức xạ qua cửa kính (Q 1 )

Ngày nay, nhiều công trình hiện đại sử dụng kính làm vách bao che không chỉ để tận dụng ánh sáng tự nhiên mà còn để nâng cao tính thẩm mỹ Một ví dụ điển hình là cao ốc văn phòng Ocean Tower, nơi kính được sử dụng phổ biến Tuy nhiên, bên cạnh những lợi ích về ánh sáng và thẩm mỹ, việc sử dụng kính cũng dẫn đến việc hấp thụ một lượng nhiệt bức xạ lớn.

Nhiệt bức xạ mặt trời qua kính được xác định theo công thức:

Vì công trình sử dụng kính khác kính cơ bản và có rèm che nên:

Q1’ = Fk Rk. c  ds  mm  kh  m (W)

Fk là diện tích bề mặt kính

RK là nhiệt bức xạ của mặt trời qua cửa kính vào trong phòng (W/m 2 )

 c là hệ số ảnh hưởng của độ cao so với mực nước biển

H 0,023 Với H là độ cao phòng so với mực nước biển (Bảng 2.1)

Hệ số ds thể hiện ảnh hưởng của độ chênh lệch nhiệt độ đọng sương của không khí quan sát so với nhiệt độ đọng sương tại mực nước biển, được xác định là 20°C.

 mm hệ số ảnh hưởng của mây mù

 kh hệ số ảnh hưởng của khung

 m hệ số kính, phụ thuộc vào màu sắc và loại kính

Bảng 2 1: Độ cao sàn các tầng

Vì tầng cao nhất là 34,9m cộng với độ cao của thành phố Hồ Chí Minh khoảng 19m so với mực nước biển nên:

1000 0,023 = 1,0008027 Để thuận tiện cho tính toán chúng em lấy  c = 1 cho tất cả các phòng trong công trình

• mm = 1 chọn khi trời không mây theo [TL6 – Tr.124]

• kh =1,17 cửa có khung thép theo [TL6 – Tr.124]

• m = 0,58 tra bảng 4.3 theo [TL6 – Tr.131]

Cửa kính sử dụng trong công trình là loại kính Antisun màu đồng nâu, dày 12mm

Kính có rèm che loại màu trung bình:

RT: Nhiệt bức xạ mặt trời qua cửa kính vào trong phòng (W/m 2 )

Vì hệ thống điều hoà hoạt động từ 8h sáng đến 5h gần bằng chiều nên lấy RT = RTmax

Cửa kính nằm ở hướng Bắc RN 0,88

Cửa kính nằm ở hướng Tây RN 0,88

Cửa kính nằm ở hướng Đông RN 0,88

- Nhiệt bức xạ qua kính của các hướng theo bảng 4.2 [TL6 – Tr.131]

Bảng 2 2: Nhiệt bức xạ qua kính của các hướng

Hướng Đông Nam Tây Bắc

- Nhiệt bức xạ qua kính văn phòng khu A:

Q1’ = Fk Rk. c  ds  mm  kh  m

Q1’’ = Fk Rk. c  ds  mm  kh  m

- Xác định hệ số nt

Hệ số tác động tức thời nt được xác định là giá trị mật độ diện tích trung bình của toàn bộ kết cấu bao che, bao gồm vách, trần và sàn Mật độ này được tính bằng đơn vị kg/m² và được ký hiệu là gs, với công thức gs = 0,5 G's.

G’: Khối lượng tường có mặt ngoài tiếp xúc với bức xạ mặt trời và của sàn nằm trên mặt đất (kg)

G”: Khối lượng tường có mặt ngoài không tiếp xúc với bức xạ mặt trời và của sàn không nằm trên mặt đất (kg)

Giá trị hệ số tác dụng tức thời của bức xạ nt qua kính

- Khối lượng 1m 2 tường (dày 0,20m): 1800 0,2 = 360 kg/m 2

- Khối lượng 1m 2 sàn bê tông (dày 0,25m): 2400 0,25 = 600 kg/m 2

Tính gs cho văn phòng khu A tầng 2: gs = 47, 25.360 0, 5.(8, 37.360 120.600)

Để xác định giá trị gs > 700 kg/m³ cho sàn, chúng ta tham khảo bảng 4.6 [TL6 – Tr.134] và tiến hành nội suy Kết quả cho thấy, đối với hướng Đông, hệ số nt là 0,52 vào lúc 8h sáng; hướng Nam có hệ số nt là 0,66 vào lúc 12h trưa; hướng Tây đạt nt là 0,65 vào lúc 5h chiều; và hướng Bắc có hệ số nt cao nhất là 0,88 vào lúc 6h chiều.

Vậy nhiệt bức xạ qua kính văn phòng khu A là :

Cửa kính nằm ở hướng Nam RN 0,88

Cửa kính nằm ở hướng Đông RN 0,88

- Nhiệt bức xạ qua kính của các hướng theo bảng 4.2 [TL6 – Tr.131]

Bảng 2 3: Nhiệt bức xạ qua kính của các hướng

Hướng Đông Nam Tây Bắc

- Nhiệt bức xạ qua kính văn phòng khu B:

Q1’ = Fk Rk. c  ds  mm  kh  m

- Xác định hệ số nt:

Hệ số tác động tức thời nt được định nghĩa là giá trị mật độ diện tích trung bình của toàn bộ kết cấu bao che, bao gồm vách, trần và sàn Đơn vị của mật độ này là kg/m², và có thể tính toán bằng công thức gs = '0,5 G' s.

G’: Khối lượng tường có mặt ngoài tiếp xúc với bức xạ mặt trời và của sàn nằm trên mặt đất (kg)

G”: Khối lượng tường có mặt ngoài không tiếp xúc với bức xạ mặt trời và của sàn không nằm trên mặt đất (kg)

Giá trị hệ số tác dụng tức thời của bức xạ nt qua kính

- Khối lượng 1m 2 sàn bê tông (dày 0,25m): 2400 0,25 = 600 kg/m 2

Tính gs cho văn phòng tầng 2: gs = ((47, 25.360) (19, 25.360)) 0, 5.((4, 3.360) (7, 75.180) (166.600))

Giá trị gs được xác định là lớn hơn 700 kg/m² cho sàn Theo bảng 4.6 [TL6– Tr.134], giá trị nt được nội suy như sau: Hướng Đông có nt = 0,52 vào lúc 8h sáng, hướng Nam có nt = 0,66 vào lúc 12h trưa, hướng Tây có nt = 0,65 vào lúc 5h chiều, và hướng Bắc có nt = 0,88 vào lúc 6h chiều.

Vậy nhiệt bức xạ qua kính văn phòng khu B là :

Bảng 2 4: Nhiệt bức xạ qua kính Q 1

Nhiệt bức xạ theo hướng

2.2.2 Nhiệt truyền qua kết cấu bao che (Q 2 )

Ta có công thức sau: Q2 = Q21 + Q22 + Q23

Q2: Tổng nhiệt truyền qua kết cấu bao che (W)

Mái bằng của phòng điều hòa có 3 dạng: [TL6– Tr.138]

Phòng điều hòa nằm giữa các tầng trong tòa nhà điều hòa khi đó t = 0; Q21 = 0

Phía trên phòng điều hòa đang tính toán là phòng không điều hòa t = 0,5 (tN- tT)

Khi trần mái tiếp xúc với bức xạ mặt trời, nhiệt độ trong phòng sẽ chịu ảnh hưởng từ hai yếu tố chính: bức xạ mặt trời trực tiếp và sự chênh lệch nhiệt độ giữa không khí bên trong và bên ngoài ngôi nhà.

Các tầng từ tầng trệt đến tầng 9 sẽ thuộc trường hợp Q21 = 0

Tầng 10 sẽ thuộc trường hợp 3 Như vậy ta chỉ tính nhiệt truyền qua mái tầng 10

ttd là hiệu nhiệt độ tương đương t td

20 = 23,35 0 C tN là nhiệt độ không khí ngoài trời tN = 34,6 0 C tT là nhiệt độ không khí bên trong phòng điều hòa tT = 24 0 C

Hệ số hấp thụ bức xạ mặt trời ( s) của trần tầng được đổ bê tông cốt thép với lớp trát vữa xi măng nhạt là 0,47, theo thông tin từ bảng 4.10 [TL6 – Tr.140].

 N là hệ số tỏa nhiệt phía ngoài không khí  N = 20

K là hệ số truyền nhiệt qua mái

Hình 2 2: Kết cấu xây dựng mái

Tra bảng 4.9 [TL6 – Tr.140] ta có k = 1,77 (W/m 2 K)

Bảng 2 5: Nhiệt truyền qua mái

Văn phòng làm việc khu A 60 2479,78

Văn phòng làm việc khu B 83 3430,36

2.2.2.2 Nhiệt hiện truyền qua vách (Q 22 )

Nhiệt truyền qua vách Q22 được chia làm 2 phần: [TL6 – Tr.142]

- Chênh lệch giữa nhiệt độ ngoài trời và trong nhà: t = tN - tT

- Do bức xạ mặt trời vào tường

Q2i là nhiệt truyền qua tường, cửa ra vào (gỗ nhôm), cửa sổ (kính),… ki là hệ số truyền nhiệt lần lượt của tường, cửa, kính (W/m 2 K)

Fi là diện tích lần lượt của tường, cửa, kính (m 2 )

Nhiệt truyền qua tường được xác định theo công thức:

FT là diện tích tường

Xét văn phòng làm việc khu A.( lấy độ cao từ trần laphong đến sàn h=2,7m)

FTtt =2.2,7.8,75 + (0,8.2+0,5.2).2,7T,27 (m 2 ) ( tiếp xúc trực tiếp W-E-N)

FTgt = 3,1 2,7 = 8,37 (m 2 ) (tiếp xúc gián tiếp thang máy S)

 T là độ chênh lệch nhiệt độ

Nếu tường tiếp xúc trực tiếp với không khí  T = tN - tT = 34,6 – 25 = 9,6 0 C

Nếu tường tiếp xúc gián tiếp với không khí  T = (tN - tT) 0,7 = (34,6 – 25) 0,7

= 6,72 0 C kT là hệ số truyền nhiệt qua tường kT = 1

 N hệ số tỏa nhiệt phía ngoài tường khi tiếp xúc trực tiếp với không khí ngoài trời

 N hệ số tỏa nhiệt phía ngoài tường khi tiếp xúc với không khí ngoài trời có không gian đệm (hành lang)  N = 10 (W/m 2 K) [TL6 – Tr.142]

 T = 10 (W/m 2 K) hệ số tỏa nhiệt trong nhà

 i độ dày lớp vật liệu thứ i của cấu trúc tường (m)

 i hệ số dẫn nhiệt của lớp vật liệu thứ I của cấu trúc tường (W/m.K)

Hình 2 3: Cấu trúc của tường Bảng 2 6: Kết cấu tường bao 200mm

Hệ số dẫn nhiệt (W/mK)

Bảng 2 7: Kết cấu tường 300mm thang máy

Nếu tường 200mm tiếp xúc trực tiếp với không khí: kT = 1

Nếu tường 300mm tiếp xúc gián tiếp với không khí: kT = 1

Nhiệt truyền qua tường văn phòng làm việc khu A

Xét văn phòng làm việc khu B ( lấy độ cao từ trần laphong đến sàn h=2,7m kính cửa xổ hướng đông cao 1m6)

FTttE =(1,3+10,4).2,7+5,15.1,1= 37,255 (m 2 ) ( tường 200mm tiếp xúc trực tiếp E)

FTttS =(0,55+0,5).2,7+(1,95+1,2).1,1= 6,3 (m 2 ) (tường 200mm tiếp xúc trực tiếp S)

FTgtS =1,8.2,7= 4,86 (m 2 ) (tường 200mm tiếp xúc gián tiếp S)

FTgtS =0,5.2,7= 1,35 (m 2 ) (tường 100mm tiếp xúc gián tiếp S)

FTgtW =(3,6+1+3,15).2,7 ,925 (m 2 ) (tường 100mm tiếp xúc gián tiếp W)

FTgtW =2,5.2,7=6,75 (m 2 ) (tường 200mm tiếp xúc gián tiếp W)

FTgtS =0,4.2,7= 1,08 (m 2 ) (tường 100mm tiếp xúc gián tiếp N)

=> Diện tích tường 200mm tiếp xúc trực tiếp FTtt= 37,255+6,3C,555 (m 2 )

Diện tích tường 200mm tiếp xúc gián tiếp FTgt= 4,86+6,75+,61(m 2 )

Diện tích tường 100mm tiếp xúc gián tiếp FTgt=1,35+20,925+1,08#,355 (m 2 )

 T là độ chênh lệch nhiệt độ

Nếu tường tiếp xúc trực tiếp với không khí  T = tN - tT = 34,6 – 25 = 9,6 0 C

Nếu tường tiếp xúc gián tiếp với không khí  T = (tN - tT) 0,7 = (34,6 – 25) 0,7

= 6,72 0 C kT là hệ số truyền nhiệt qua tường: kT = 1

 N hệ số tỏa nhiệt phía ngoài tường khi tiếp xúc trực tiếp với không khí ngoài trời

 N hệ số tỏa nhiệt phía ngoài tường khi tiếp xúc với không khí ngoài trời có không gian đệm (hành lang)  N = 10 (W/m 2 K) [TL6 – Tr.142]

 T = 10 (W/m 2 K) hệ số tỏa nhiệt trong nhà

 i độ dày lớp vật liệu thứ i của cấu trúc tường (m) (Hình 2.4)

 i hệ số dẫn nhiệt của lớp vật liệu thứ I của cấu trúc tường (W/m.K)

Hình 2 4: Cấu trúc của tường Bảng 2 8: Kết cấu tường bao 200mm

STT Lớp Chiều dày, ô (mm)

Bảng 2 9: Kết cấu tường trong 100mm

STT Lớp Chiều dày, ô (mm)

Nếu tường 200mm tiếp xúc trực tiếp với không khí: kT = 1

Nếu tường 200mm tiếp xúc gián tiếp với không khí kT = 1

Nếu tường 100mm tiếp xúc gián tiếp với không khí: kT = 1

Nhiệt truyền qua tường văn phòng làm việc khu B

Q22T = 1,93.43,555.9,6 + 1,762.11,61.6,72 +2,66.23,355.6,72 = 1361,93 (W) Tường bằng kính bên trong văn phòng làm việc khu B

Bảng 2 10: Thông số kính dày 10mm

Diện tích kính 10mm tiếp xúc gián tiếp

FTgt= (0,575 + 0,97 + 0,745 + 0,825 + 1,606 + 0,945 + 0,095 + 1,52).2,7,66(m 2 ) Nhiệt truyền qua tường bằng kính bên trong văn phòng làm việc khu B

Vậy tổng nhiệt truyền qua tường văn phòng làm việc khu B:

Bảng 2 11: Nhiệt truyền qua tường

Nhiệt lượng truyền qua tường

Văn phòng làm việc 72,935 52,2 1367,2 1234,55 2601,75 Sảnh tiếp tân 13,485 7,83 249,85 69,46 319,31

Văn phòng khu A 23,357 27,2 432,76 686,63 1119,39 Văn phòng khu B 46,053 31,51 853,27 500,06 1353,33

Nhiệt hiện truyền qua nền được xác định theo biểu thức:

Q23 = kNỀN FNỀN  T ( TL6 - Tr.145) Trong đó:

FNỀN là diện tích nền (m 2 )

t là hiệu nhiệt độ bên ngoài và bên trong phòng ( 0 C) kNỀN là hệ số truyền nhiệt qua sàn hoặc nền kNỀN = 3,07 (W/m 2 K) Tra bảng 4.15 ( TL6 - Tr.145)

Có 2 trường hợp xảy ra:

Sàn đặt trên tầng hầm hoặc phòng không điều hòa lấy  t = 0,5 (tN –tT)

Sàn giữa hai phòng điều hòa Q23 = 0

Đối với tòa nhà này, chỉ có tầng trệt là có sàn nằm trên tầng hầm không sử dụng điều hòa, còn lại các phòng khác đều có sàn nằm giữa hai phòng cần điều hòa Do đó, trong trường hợp này, chúng ta chỉ cần tính toán cho tầng trệt.

Nhiệt truyền qua nền ở phòng văn phòng làm việc tầng trệt:

Nhiệt truyền qua nền ở sảnh tiếp tân tầng trệt:

Bảng 2 12: Nhiệt truyền qua nền

Tầng Phòng Diện tích (m 2 ) Nhiệt truyền qua nền Q 23 (W)

Dựa vào các thành phần tính toán nhiệt truyền qua mái, vách, nền trên ta được bảng thông số tổng nhiệt truyền qua kết cấu bao che sau:

Bảng 2 13: Nhiệt truyền qua kết cấu bao che Q 2

Tổng nhiệt truyền qua kết cấu bao che Q 2

Văn phòng khu A 2479,78 826,348 3306,128 Văn phòng khu B 3430,36 2131,855 5562,215

2.2.3 Nhiệt tỏa ra từ thiết bị (Q 3 )

Ta có công thức sau: Q3 = Q31 + Q32

Q3: Tổng nhiệt tỏa ra từ thiết bị (W)

Q31: Nhiệt hiện do đèn tỏa ra (W)

Q32: Nhiệt ẩn do máy móc tỏa ra (W)

2.2.3.1 Nhiệt tỏa ra từ đèn chiếu sáng (Q 31 )

Nhiệt hiện tỏa do đèn chiếu sáng được xác định theo công thức:

Hệ số tác dụng tức thời của đèn chiếu sáng (nt) được chọn là 0,84 dựa trên số giờ hoạt động khoảng 8 giờ mỗi ngày và mật độ sàn ≥ 700 Kg/m² theo bảng 4.8 [TL6 – Tr.136] Đồng thời, hệ số tác dụng đồng thời (nđ) của đèn chiếu sáng được xác định là 0,8 theo [TL6 – Tr.146].

Tòa nhà sử dụng đèn huỳnh quang nhưng chưa biết công suất nên tính Q theo công thức:

Q là tổng nhiệt tỏa do chiếu sáng

Q =1, 25 q đ F [TL6 – Tr.146] qđ là tiêu chuẩn tỏa sáng trên 1m 2 sàn chọn giá trị qđ = 12 (W/m 2 sàn) theo [TL6 – Tr.146]

Xét văn phòng làm việc khu A:

Nhiệt hiện tỏa do đèn chiếu sáng văn phòng làm việc khu A:

Xét văn phòng làm việc khu B:

Nhiệt hiện tỏa do đèn chiếu sáng văn phòng làm việc khu B:

Bảng 2 14: Nhiệt hiện toả ra do đèn chiếu sáng

Nhiệt toả ra do đèn chiếu sáng

Văn phòng làm việc khu A 41 0,84 413,28 Văn phòng làm việc khu B 83 0,84 837 Tầng 2 Văn phòng làm việc khu A 86 0,84 867

Văn phòng làm việc khu B 83 0,84 837 Tầng 3 Văn phòng làm việc khu A 86 0,84 867

Văn phòng làm việc khu B 83 0,84 837 Tầng 8 Văn phòng làm việc khu A 60 0,84 604,8

Văn phòng làm việc khu B 83 0,84 837

2.2.3.2 Nhiệt ra từ máy móc (Q 32 )

Nhiệt tỏa do máy móc dùng trong phòng điều hòa tính theo công thức:

Trong đó Ni là công suất điện ghi trên dụng cụ

- Nhiệt tỏa do máy móc Q32 văn phòng khu A bao gồm:

11 máy tính bàn công suất khoảng 300W, 2 máy in công suất khoảng 300W, 2 máy photocopy 1200W

- Nhiệt tỏa do máy móc Q32 văn phòng khu B bao gồm:

11 máy tính bàn công suất khoảng 300W, 2 máy in công suất khoảng 300W, 2 máy photocopy 1200W

Bảng 2 15: Nhiệt toả ra do máy móc

Tầng Phòng Số người Số lượng máy móc

Nhiệt toả ra của 1 máy (W)

Dựa vào các thành phần tính toán nhiệt do đèn và máy móc tỏa ra trên ta được bảng thông số tổng nhiệt tỏa ra của thiết bị sau:

Bảng 2 16: Nhiệt hiện và ẩn do người toả ra

Nhiệt toả ra do đèn chiếu sáng

Nhiệt toả ra do máy móc

Tổng nhiệt tỏa ra của thiết bị

Văn phòng làm việc khu A 413,28 3300 3713,28

Văn phòng làm việc khu B 837 6300 7137

Văn phòng làm việc khu A 867 6300 7167

2.2.4 Nhiệt do người tỏa ra (Q 4 )

Ta có công thức sau: Q4 = Q4h + Q4â

Q4: Tổng nhiệt do người tỏa ra (W)

Q4h: Nhiệt hiện do người tỏa ra (W)

Q4â: Nhiệt ẩn do người tỏa ra (W)

Nhiệt hiện do người tỏa vào phòng chủ yếu bằng đối lưu và bức xạ, xác định theo biểu thức:

Q4h = n qh nđ (W) [TL6 – Tr.148] trong đó n là số người trong phòng điều hòa, qh là nhiệt lượng tỏa ra từ mỗi người Đối với các tòa nhà lớn, cần nhân thêm hệ số tác dụng không đồng thời nđ, và đối với công trình cao ốc văn phòng, hệ số này được xác định là nđ = 0,9 [TL6 – Tr.148].

- Nhiệt hiện văn phòng khu A tầng 2: n = 11 người [TL3 – Tr.91] qh = 65 [W/người] theo bảng 4.18 [TL6 – Tr.149]

- Nhiệt hiện văn phòng khu B tầng 2: n = 11 người [TL3 – Tr.91] qh = 65 [W/người] theo bảng 4.18 [TL2 – Tr.149]

Nhiệt ẩn do người tỏa xác định theo biểu thức:

Trong đó: n là số người trong phòng qâ nhiệt ẩn do một người tỏa ra (W/người)

- Nhiệt ẩn văn phòng khu A tầng 2: n = 11 người [TL7 – Tr.91] qâ = 65 W/người theo bảng 4.18 [TL6 – Tr.149]

- Nhiệt ẩn văn phòng khu B tầng 2: n = 11 người [TL7 – Tr.91] qâ = 65 W/người theo bảng 4.18 [TL6 – Tr.149]

Bảng 2 17: Nhiệt do người tỏa ra Q 4

2.2.5 Nhiệt do gió tươi mang vào (Q N )

Ta có công thức sau: QN = Qhn + Qân

QN: Tổng nhiệt do gió tươi mang vào

Qhn: Nhiệt hiện do gió tươi mang vào

Qân: Nhiệt ẩn do gió tươi mang vào

Phòng điều hòa cần cung cấp đủ gió tươi để đảm bảo lượng oxy cần thiết cho người sử dụng Việc cấp gió tươi không chỉ giúp duy trì không khí trong lành mà còn ảnh hưởng đến nhiệt độ và độ ẩm trong phòng.

Qân = 3 n l (dN-dT) (W) [TL6 – Tr.150]

Trong phòng điều hòa, n là số người có mặt, l là lưu lượng không khí tươi cung cấp cho mỗi người trong một giây (đơn vị 1/s) Nhiệt độ ngoài trời tN được ghi nhận là 34,6°C, trong khi nhiệt độ trong phòng tT là 25°C, theo bảng 2.3 Ngoài ra, dN và dT đại diện cho độ ẩm của không khí ngoài trời và trong nhà.

- Nhiệt hiện và ẩn do khí tươi mang vào văn phòng làm việc khu A tầng 2: n = 11 [TL7 – Tr.91] l = 7 theo [TL7 – Tr.91] dN = 26 theo bảng 2.3 dT = 12 theo bảng 2.3

- Nhiệt hiện và ẩn do khí tươi mang vào văn phòng làm việc khu B tầng 2: n = 11 [TL7 – Tr.91] l = 7 theo [TL7 – Tr.91]

51 dN = 26 theo bảng 2.3 dT = 12 theo bảng 2.3

Bảng 2 18: Nhiệt do gió tươi mang vào Q N

Nhiệt hiện do gió tươi mang vào

Nhiệt ẩn do gió tươi mang vào

Tổng nhiệt do gió tươi mang vào

Văn phòng làm việc khu A 6 483,84 1764 2247,84

Văn phòng làm việc khu B 11 887,04 3234 4121,04

2.2.6 Nhiệt do gió lọt mang vào (Q 5 )

Ta có công thức sau: Q5 = Q5h + Q5â

Q5: Tổng nhiệt do gió lọt mang vào

Q5h: Nhiệt hiện do gió lọt mang vào

Q5â: Nhiệt ẩn do gió lọt mang vào

Không gian điều hòa kín giúp kiểm soát lượng gió tươi vào phòng để tiết kiệm năng lượng, nhưng vẫn xảy ra hiện tượng rò rỉ không khí qua cửa sổ và cửa ra vào, đặc biệt khi có sự chênh lệch nhiệt độ lớn giữa trong và ngoài nhà Khí lạnh thường thoát ra dưới cửa trong khi khí nóng từ bên ngoài lọt vào trên cửa Với tần suất mở cửa do người ra vào, việc tính toán nhiệt hiện và nhiệt ẩn do gió lọt trở nên cần thiết.

Q5h = 0,39  V.(tN-tT) + 1,23 Lbs (tN - tT) (W)

Q5â = 0,84  V.(dN-dT) + 3 Lbs (dN - dT) (W) [TL6 – Tr.151]

là hệ số kinh nghiệm nội suy theo bảng 4.20 [TL6 – Tr.151]

Lc: Lượng không khí lọt mỗi lần mở cửa (m 3 /người)

Lc = 3 (m 3 /người) Theo bảng 4.21 [TL6 – Tr.151]

Nhiệt hiện và ẩn do gió lọt ở văn phòng làm việc khu A:

54 n = 11;  = 0,7 tN = 25 + (34,6 – 25) 0,7 = 31,72 0 C, tT = 25 0 C dN = 21,8 (g/kg kkk); dT = 12 (g/kg kkk)

Bảng 2 19: Nhiệt do gió lọt mang vào Q 5

Nhiệt hiện do gió lọt mang vào

Nhiệt ẩn do gió lọt mang vào

Tổng nhiệt do gió lọt mang vào

Văn phòng làm việc khu A 99,753 6 0,7 224,66 723 947,66

Văn phòng làm việc khu B 224,1 11 0,7 487,5 1563 2050,5

Văn phòng làm việc khu A 232,2 11 0,7 502,4 1609,7 2112,1

Tầng 3 Văn phòng làm việc khu A 232,2 11 0,7 502,4 1609,7 2112,1

Văn phòng làm việc khu A 162 8 0,7 352,74 1131,07 1483,81

Tầng 9 Văn phòng làm việc khu A 162 8 0,7 352,74 1131,07 1483,81

Văn phòng làm việc khu A 162 8 0,7 352,74 1131,07 1483,81

Do nguồn nhiệt nhận từ những nguồn khác tương đối nhỏ nên ta có thể bỏ qua nguồn nhiệt này

Hiện tượng đọng sương xảy ra khi nhiệt độ bề mặt vách thấp hơn nhiệt độ đọng sương của không khí, dẫn đến tổn thất nhiệt và gây ra nấm mốc, ẩm ướt, ảnh hưởng đến thẩm mỹ của phòng Để ngăn ngừa hiện tượng này, cần kiểm tra tình trạng đọng sương trên vách của tất cả các phòng, vì nhiệt độ và độ ẩm trong các phòng thường giống nhau Để tránh đọng sương, hệ số truyền nhiệt kt của vách phải nhỏ hơn hệ số truyền nhiệt cực đại kmax.

Hiện tượng đọng sương trên vách của kết cấu bao che xảy ra:

Tại bề mặt trong của vách (bề mặt tiếp xúc với không khí bên trong điều hòa) về mùa lạnh

THÀNH LẬP VÀ TÍNH TOÁN SƠ ĐỒ ĐIỀU HÒA KHÔNG KHÍ

Lựa chọn sơ đồ điều hòa không khí

Sơ đồ điều hòa không khí được thiết lập nhằm xác định các quá trình thay đổi trạng thái của không khí trên đồ thị I - d, dựa vào các thông số điều kiện khí hậu ban đầu và cơ sở vật chất công trình Qua việc tính toán cân bằng nhiệt của phòng, sơ đồ này giúp xác định năng suất và các khâu cần xử lý trạng thái không khí trước khi đưa vào phòng.

Có nhiều loại sơ đồ điều hòa không khí, bao gồm sơ đồ thẳng, sơ đồ một cấp và sơ đồ hai cấp Mỗi loại sơ đồ này đều mang những ưu điểm riêng Tuy nhiên, việc lựa chọn sơ đồ phù hợp cần dựa trên đặc điểm của công trình và tầm quan trọng của hệ thống điều hòa không khí.

Cao ốc văn phòng Ocean Tower áp dụng sơ đồ điều hòa không khí một cấp để tiết kiệm năng lượng, trong đó một phần gió từ không gian điều hòa được xử lý và trộn với gió tươi trước khi cấp trở lại vào phòng.

Hình 3 1: Sơ đồ tuần hoàn không khí một cấp

1 Cửa lấy gió tươi 7 Miệng thổi

2 Cửa gió hồi 8 Không gian điều hòa

3 Buồng hòa trộn 9.Miệng hút

4 Thiết bị sấy không khí 10 Đường gió hồi

5 Quạt cấp gió lạnh 11 Quạt gió hồi

6 Đường ống gió 12 Cửa thải gió

Nguyên lý làm việc sơ đồ tuần hoàn không khí một cấp: (Hình 3.1)

Không khí ngoài trời với trạng thái N(tN,φN) được đưa vào buồng hòa trộn (3) qua cửa lấy gió (1) để kết hợp với không khí hồi từ các miệng hồi gió (2) có trạng thái T(tT,φT) Hỗn hợp không khí sau khi hòa trộn đạt trạng thái C sẽ được chuyển đến thiết bị xử lý (4), nơi nó được xử lý thành trạng thái O Cuối cùng, không khí đã được xử lý sẽ được quạt (5) vận chuyển qua kênh gió (6) vào phòng.

Không khí sau khi ra khỏi miệng thổi có trạng thái V với nhiệt độ và độ ẩm thừa, sau đó chuyển đổi sang trạng thái T Một phần không khí sẽ được thải ra ngoài qua các miệng hút, trong khi phần lớn sẽ được quạt hồi gió hút về qua kênh và tiếp tục tuần hoàn cùng với gió tươi.

Xác định các thông số trạng thái trên ẩm đồ

3.2.1 Xác định được các điểm trạng thái ban đầu

Dựa trên các thông số của công trình: Điểm ngoài trời N (t = 34,6, φ = 74%) Điểm trong nhà T (t = 25 0 C, φ = 60%)

Thông số trạng thái điểm gốc G (t = 26 0 C, φ = 50%) ( Hình 3.2)

Hình 3 2: Điểm góc G (t = 26 0 C, φ = 50%) trên ẩm đồ

3.2.2 Xác định các hệ số

3.2.2.1 Hệ số đi vòng  BF

Tỷ số không khí đi qua dàn lạnh nhưng không trao đổi nhiệt ẩm với bề mặt dàn lạnh được coi là tỷ lệ giữa lượng không khí "đi qua" so với toàn bộ lượng không khí qua dàn lạnh.

GH: Lưu lượng không khí qua dàn lạnh nhưng không trao đổi nhiệt ẩm với bề mặt dàn, kg/s, nên vẫn có trạng thái điểm hòa trộn H

GO: Lưu lượng không khí qua dàn có trao đổi nhiệt ẩm với dàn(kg/s), và đạt được trạng thái O

G = GH + GO: Tổng lưu lượng không khí qua dàn lạnh (kg/s)

Hệ số đi vòng  BF chịu ảnh hưởng bởi nhiều yếu tố, trong đó bề mặt trao đổi nhiệt của dàn và cách sắp xếp bề mặt trao đổi nhiệt ẩm là những yếu tố quan trọng nhất Ngoài ra, số hàng ống và tốc độ không khí cũng đóng vai trò quyết định trong việc xác định hệ số này.

Tra bảng 4.22 [TL6 – Tr.162] chọn  BF = 0,2

3.2.2.2 Hệ số nhiệt hiệu dụng (ESHF)

Là tỷ số giữa nhiệt hiệu dụng của phòng và nhiệt tổng hiệu dụng của phòng được tính như sau: hef hef hf hef aef ef

Q hef : Nhiệt hiện hiệu dụng của phòng ESHF hef hf BF hN

Q aef : Nhiệt ẩn hiệu dụng của phòng ESHF aef af BF aN

 BF : Hệ số đi vòng

QhN: Nhiệt hiện do gió tươi mang vào, W

QaN: Nhiệt ẩn do gió tươi mang vào, W

( ) ( ) hf BF hN hef hf BF hN af BF aN

Hình 3 3: Hệ số nhiệt hiệu dụng (ESHF) và điểm đọng sương (S) trên ẩm đồ

Nhiệt độ động sương của thiết bị là mức nhiệt khi tiếp tục làm lạnh hỗn hợp không khí tái tuần hoàn và không khí tươi Đường  ef cắt đường   100% tại điểm S.

S chính là điểm động sương (Hình 3.3) và nhiệt độ ts là nhiệt độ đọng sương của thiết bị

3.2.2.3 Hệ số nhiệt hiện tổng GSHF

Độ nghiêng của tia quá trình từ điểm hòa trộn đến điểm thổi vào là yếu tố quan trọng trong việc làm lạnh và khử ẩm không khí Quá trình này diễn ra trong dàn lạnh, nơi không khí tươi được hòa trộn với gió tái tuần hoàn.

( ) ( ) hf hN h h ht h a hf hN af aN t

Qh: Thành phần nhiệt hiện, kể cả phần nhiệt hiện do gió tươi mang vào (W)

Qa: Thành phần nhiệt ẩn, kể cả phần nhiệt ẩn do gió tươi mang vào (W)

Qt: Tổng nhiệt thừa dùng để tính năng suất lạnh Qo = Qt (W)

Hình 3 4: Hệ số nhiệt hiện tổng (GSHF) và điểm hoà trộn (H) trên ẩm đồ

3.2.2.4 Hệ số nhiệt hiện phòng RSHF

Tỷ số giữa thành phần nhiệt hiện và tổng nhiệt hiện cùng với nhiệt ẩn của phòng không bao gồm ảnh hưởng từ gió tươi và gió lọt vào không gian điều hòa.

Q hf : Tổng nhiệt hiện của phòng (không có nhiệt hiện của gió tươi) (W)

Q af : Tổng nhiệt ẩn của phòng (không có nhiệt ẩn của gió tươi) (W)

Hình 3 5: Hệ số nhiệt hiện phòng (RSHF) và quá trình biến đổi V-T trên ẩm đồ

Hệ số nhiệt hiệu dụng (ESHF):

( ) ( ) ( ) hf BF hN hef hf BF hN af BF aN

Hệ số nhiệt hiện tổng GSHF:

58 9662,58 ) 5+3234) hf hN h ht h a hf hN af aN

Hệ số nhiệt hiện phòng RSHF:

Hệ số nhiệt hiệu dụng (ESHF):

1 544,9 2.88 04) (715 0,2.3 34) hf BF hN hef hf BF hN af BF aN

Hệ số nhiệt hiện tổng GSHF:

10544,9 ) 5+3234) hf hN h ht h a hf hN af aN

Hệ số nhiệt hiện phòng RSHF:

Thành lập sơ đồ tuần hoàn một cấp

Thành lập sơ đồ điều hòa văn phòng :

Sơ đồ tuần hoàn một cấp với các điểm N, T, H, O, V, S với các hệ số nhiệt hiện, hệ số đi vòng được giới thiệu trên hình 3.6 [TL2 – Tr.164]

Hình 3 6: Sơ đồ tuần hoàn không khí một cấp với các hệ số nhiệt hiện, hệ số đi vòng và quan hệ qua lại với các điểm H, T, O, S

Điểm T đại diện cho trạng thái không khí trong phòng, trong khi điểm N thể hiện trạng thái không khí bên ngoài Điểm H là sự hòa trộn giữa không khí tươi và không khí tuần hoàn.

3.1 là điểm C ) Điểm S là điểm đọng sương của không khí qua thiết bị Điểm O, V điểm không khí thổi vào phòng từ thiết bị

Xác định các điểm: T (tT = 25 o C, φ = 60%), N (tN = 34,6 o C, φ = 74%) và G (26 o C, 50%) Đánh dấu trên trục SHF các giá trị vừa tìm được: ESHF = 0,878; GSHF = 0,728; RSHF = 0,931

Qua T kẻ đường song song với G - ESHF cắt φ = 100% ở S (tS = 16,6 o C, φ 100%), xác định được nhiệt độ đọng sương tS = 16,6 o C

Qua S kẻ đường song song với G - GSHF cắt đường NT tại H, xác định được điểm hòa trộn H (tH = 25,7 o C, φ = 62,6%, IH = 59,6 kJ/kgKKK)

Qua T kẻ đường song song với G - RSHF cắt đường SH tại O (tO = 17,8 o C, φ 93,8%, IO = 48,3 kJ/kgKKK)

Khi bỏ qua tổn thất nhiệt từ quạt gió và từ đường ống gió ta có O ≡ V là điểm thổi vào

Các quá trình trên đồ thị:

- TH và NH là quá trình hòa trộn không khí

- HV là quá trình làm lạnh, khử ẩm

- VT quá trình tự thay đổi trạng thái của không khí trong phòng (Hình 3.7)

Hình 3 7: Xác định các điểm trạng thái trên ẩm đồ văn phòng khu A tầng 2

- Tương tự ta xác định được các điểm trạng thái trên ẩm đồ văn phòng khu B tầng 2

Bảng 3 1: Các thông số tính toán xác định được trên ẩm đồ

Tầng Phòng ESHF GSHF RSHF tS

Văn phòng 0,894 0,756 0,941 16,4 59,5 48,5 Sảnh tiếp tân 0,803 0,614 0,883 15,9 60,2 51,7

Văn phòng khu A 0,88 0,731 0,932 16,3 59,5 49 Văn phòng khu B 0,874 0,72 0,928 16,2 59,8 48

Văn phòng khu A 0,878 0,728 0,931 16,3 59,6 48,3 Văn phòng khu B 0,887 0,743 0,937 16,2 59 48,5

Văn phòng khu A 0,878 0,728 0,931 16,3 59,6 48,3 Văn phòng khu B 0,887 0,743 0,937 16,2 59 48.5

Văn phòng khu A 0,878 0,728 0,931 16,3 59,6 48,3 Văn phòng khu B 0,887 0,743 0,937 16,2 59 48,5

Văn phòng khu A 0,891 0,75 0,939 16,4 59 48,2 Văn phòng khu B 0,889 0,746 0,937 16,2 59,3 48,7

Văn phòng khu A 0,892 0,752 0,939 16,4 59,2 48,3 Văn phòng khu B 0,889 0,746 0,937 16,2 59,3 48,7

Văn phòng khu A 0,911 0,788 0,951 16,4 59,2 48,3 Văn phòng khu B 0,909 0,784 0,95 16,3 59,3 48,7

Năng suất lạnh

Năng suất lạnh của hệ thống điều hòa không khí có thể được tính kiểm tra bằng công thức:

G – lưu lượng khối lượng không khí đi qua dàn lạnh, kg/s; ρ.L( / )

G  kg s ρ - khối lượng riêng (mật độ) không khí ρ = 1,2 kg/m 3 ;

L – lưu lượng thể tích của không khí, m 3 /s;

LN - lượng khí tươi đem vào, l/s;

LT - lượng không khí tái tuần hoàn, l/s;

IH – entanpy không khí điểm hòa trộn ≡ không khí vào dàn lạnh, kJ/kg;

Iv – entanpy không khí điểm thổi vào ≡ không khí ra khỏi dàn lạnh, kJ/kg;

Tính toán lưu lượng không khí qua dàn lạnh bằng biểu thức:

Qhef - nhiệt hiện hiệu dụng của phòng, W tT, tS - nhiệt độ trong phòng và nhiệt độ động sương, O C εBF - hệ số đi vòng

Lưu lượng không khí L cần thiết để loại bỏ nhiệt thừa hiện và ẩn trong phòng điều hòa là lưu lượng không khí đi qua cassette sau khi được hòa trộn.

68 công thức không có hệ số nhiệt hiện hiệu dụng nhưng chính nhờ nó ta mới có thể xác định được nhiệt độ đọng sương ts trên đồ thị ρ.L 1,2.1190,19 1428,228

Tính toán lưu lượng không khí qua dàn lạnh bằng biểu thức:

Kiểm tra tải bằng phần mềm Daikin

Thị trường điều hòa tại Việt Nam hiện nay có sự đa dạng với nhiều thương hiệu nổi bật như Daikin, Toshiba, Trane, và LG Hầu hết các hãng đều phát triển phần mềm tính toán tải nhiệt riêng, trong đó Daikin cung cấp phần mềm DACCS – HKG (Daikin HeatLoad) với giao diện thân thiện, dễ sử dụng cho việc tính toán tải nhiệt cho các công trình.

3.5.2 Các thao tác tính trên phần mềm

Bước 1: Mở phần mềm Heat Load Daikin (Hình 3.8)

Hình 3 8: Phần mềm Heat Load Daikin

Khi nhấn mở phần mềm sẽ xuất hiện cửa sổ, New để chọn tính tải mới, Open để mở file tính đã lưu

Bước 2: Vào Project Outline, chọn địa điểm công trình cần tính tải, ở đây là cao ốc văn phòng Ocean Tower TP.HCM (Hình 3.9)

Hình 3 9: Nhập Project Outline trên Heat Load Daikin

Out Wall là kết cấu công trình, mặc định là bê tông

Hình 3 10: Nhập City/ Country trên Heat Load Daikin

Chọn mục City/ Country, kéo xuống chọn VietNam, Ho Chi Minh (Hình 3.10)

Bước 3: Vào mục Room Data, nhấn add room để nhập các thông số cho phòng cần tính tải (Hình 3.11)

Hình 3 11: Nhập Room Data trên Heat Load Daikin

- Room name: Đặt tên phòng cần tính tải

- Usage of room: Chọn loại phòng

- Ventilation System: Kiểu thông gió

- Ceiling Board: Có trần hay không

- Roof & Non - Cond ceiling area: Tầng trên không có điều hòa

+ Upper room: Phòng phía trên

- Non - Conditioned Floor Area: Tầng dưới không có điều hòa

+ Air Layer Exit: Tầng dưới không điều hòa có trần giả

+ Air Layer No: Tầng dưới không điều hòa không có trần giả

+ Pilotis: Phần không có điều hòa tiếp xúc bên ngoài

- Mục Equipment: Chọn loại máy móc sử dụng trong phòng Nếu tính được nhiệt hiện của máy móc rồi thì có thể ghi trực tiếp vào phần Sensible Heat

• Outer wall Length: Tường phía ngoài, trong đó có các hướng Ở đây là chiều dài tường

• Window area all outer: Diện tích cửa sổ phía ngoài(m 2 ) Ở mục dưới có Change Std Data: Thay đổi dữ liệu khác

• Overall Heat Transfer Coeff: Hệ số truyền nhiệt của kết cấu

• Design Tem& Humid: Chọn lại nhiệt độ và độ ẩm thiết kế

• Schedule: Thay đổi thời gian hoạt động các thiết bị

- Fresh Air Intake: Tiêu chuẩn gió tươi

- Infiltration: hệ số rò gió

- Lighting: Nhiệt tỏa từ đèn chiếu sáng

- Window type: Chọn kiểu kiếng

- Blind Type: Kiểu rèm che

Canopy: Màn che để mặc định

Material II: thay đổi thông số tường, cửa sổ

Extension: thay đổi thông số nhiệt hiện ẩn của người và kính cho phù hợp với công trình

Quá trình nhập dữ liệu cho Office 1 đã hoàn tất Nếu các tầng giống nhau, bạn có thể sao chép dữ liệu cho các tầng khác Để thực hiện việc sao chép, hãy chọn Insert > Copy > New Room, sau đó chọn phòng cần sao chép.

Bước 4: Chọn Main menu, chọn Sum/ Sprint để xuất ra kết quả (Hình 3.12)

Hình 3 12: Giao diện của kết quả của Heat Load Daikin

- Dựa vào thông số thiết kế của công ty cổ phần cơ điện lạnh Đại Việt ta có được bảng so sánh sau:

Bảng 3 2: So sánh tải lạnh giữa thiết kế và tính toán

Tải lạnh của tư vấn thiết kế

Tải lạnh tính theo phần mềm DAIKIN

So sánh tải lạnh tính tay và tư vấn thiết kế (%)

So sánh tải lạnh tính theo phần mềm Daikin và tư vấn thiết kế (%)

TỔNG QUAN MÁY VÀ THIẾT BỊ

TÍNH TOÁN HỆ THỐNG THÔNG GIÓ

ỨNG DỤNG REVIT DỰNG LẠI MÔ HÌNH HỆ THỐNG ĐIỀU HÒA KHÔNG KHÍ CHO CAO ỐC VĂN PHÒNG OCEAN TOWER

Tiêu đề	Tính Toán Kiểm Tra Hệ Thống Điều Hòa Không Khí Cao Ốc Văn Phòng Ocean Tower TP HCM
Trường học	Trường Đại Học
Chuyên ngành	Công Nghệ Kỹ Thuật Nhiệt
Thể loại	Đồ Án Tốt Nghiệp
Thành phố	TP HCM

Định dạng
Số trang	143
Dung lượng	3,29 MB