Trang 1 THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP NGÀNH CÔNG NGHỆ KỸ THUẬT NHIỆT GVHD: TH.S VÕ KIM HẰNGSVTH: HỒ PHI ANH SƠN ĐỒN NGUYỄN TRIỆU VỸ TÍNH TỐN KIỂM TRA HỆ THỐNG ĐIỀU HỒ KHƠ
TỔNG QUAN VỀ ĐIỀU HOÀ KHÔNG KHÍ
Giới thiệu về điều hoà không khí
Biến đổi khí hậu đang gây ra nhiều ảnh hưởng tiêu cực đến con người và hệ sinh thái trên trái đất, dẫn đến thời tiết ngày càng nóng lên, hạn hán, băng tan và mưa bão thất thường Điều này làm cho môi trường sống của con người trở nên khắc nghiệt hơn, ảnh hưởng xấu đến sức khỏe Để giải quyết vấn đề này, điều hòa không khí đã ra đời với chức năng kiểm soát nhiệt độ và độ ẩm trong không gian kín, đồng thời xử lý áp lực và tạo ra môi trường không khí trong lành, có lợi cho sức khỏe con người Điều hòa không khí không chỉ là thiết bị kiểm soát nhiệt độ và độ ẩm, mà còn là một ngành khoa học nghiên cứu tạo ra phương pháp điều tiết không khí xung quanh, sử dụng công nghệ và thiết bị để tạo ra và duy trì môi trường không khí phù hợp với nhu cầu của con người.
Trong những năm gần đây, ngành điều hòa không khí đã có những bước phát triển vượt bậc, trở thành một phần không thể thiếu trong đời sống hàng ngày và sản xuất Từ các tòa nhà, khách sạn, nhà hàng, đến các cơ sở văn hóa, y tế, dịch vụ thể thao và du lịch, cũng như các căn hộ gia đình và phương tiện đi lại, điều hòa không khí đã trở thành một thiết bị quan trọng Sự phát triển của ngành điều hòa không khí đã hỗ trợ nhiều ngành kinh tế khác, nâng cao chất lượng sản phẩm và đảm bảo các quy trình công nghệ đòi hỏi độ chính xác cao.
Mục đích của điều hoà không khí
Điều hòa không khí và thông gió có mục đích chính là tạo ra sự tiện nghi và mang lại môi trường không khí trong lành cho con người Ngoài việc giải nhiệt cho các thiết bị điện tử, hệ thống này còn điều chỉnh các thông số về nhiệt độ, độ ẩm, lọc bụi và loại bỏ các chất gây ô nhiễm Tuy nhiên, trong quá trình lắp đặt, cần phải lưu ý kiểm soát độ ồn và rung động để đảm bảo môi trường sống thoải mái và an toàn.
Ảnh hưởng của môi trường đến với con người
1.3.1 Ảnh hưởng từ độ ẩm tương đối Đối với đời sống con người thì độ ẩm ảnh hưởng tới sức khoẻ rất nhiều Nếu độ ẩm quá cao trên 90% thì con người sẽ tăng nguy cơ mắc bệnh khớp, ho, hen suyễn, đau đầu và một số bệnh mãn tính khác Độ ẩm quá cao cũng là điều kiện cho các loại vi khuẩn và nấm mốc có hại phát triển Độ ẩm tương đối cũng có ảnh hưởng tới khả năng tiết mồ hôi ra môi trường không khí xung quanh của con người Nếu độ ẩm tương đối nằm trong khoảng 50- 70% thì cơ thể con người dễ dàng tiết mồ hôi ra môi trường không khí bên ngoài, ngược lại nếu độ ẩm quá thì hạn chế quá trình tiết mồ hôi và sẽ bám lại trên da sẽ gây cảm giác rít rát và khó chịu
1.3.2 Ảnh hưởng từ nhiệt độ
Nhiệt độ là yếu tố quan trọng ảnh hưởng đến trạng thái nóng hay lạnh của con người Nhiệt độ cơ thể trung bình của con người là 37 độ C, và trong quá trình hoạt động hay nghỉ ngơi, cơ thể luôn trao đổi nhiệt với môi trường xung quanh Sự thay đổi nhiệt độ môi trường có thể ảnh hưởng đến quá trình trao đổi nhiệt này, gây ra cảm giác khó chịu và thậm chí là bệnh tật nếu nhiệt độ quá cao hoặc quá thấp Vì vậy, nhiệt độ môi trường nằm trong khoảng 24-28 độ C thường được coi là mức nhiệt độ lý tưởng cho con người.
28 o C là môi trường thoải mái và đem lại sự tiện nghi cho mọi hoạt động của con người
1.3.3 Ảnh hưởng từ độ ồn
Khi thiết kế đặc biệt chú ý đến độ ồn để không ảnh hưởng tới môi trường làm việc của con người
1.3.4 Ảnh hưởng từ các chất độc hại Đối với các khu nhà xưởng, các phòng thí nghiệm thì hoá chất chiếm tỷ lệ lớn % trong không khí ảnh hưởng trực tiếp tới sức khoẻ của người làm việc.
Phân loại các hệ thống điều hòa không khí
Việc phân loại các hệ thống điều hòa không khí có thể phức tạp do sự đa dạng và phong phú của chúng, đáp ứng nhiều ứng dụng cụ thể Tuy nhiên, chúng có thể được phân loại dựa trên một số đặc điểm chính, giúp người dùng dễ dàng lựa chọn hệ thống phù hợp với nhu cầu của mình.
● Theo mục đích ứng dụng có thể phân ra điều hoà tiện nghi và điều hoà công nghệ
● Theo tính chất quan trọng phân ra điều hoà cấp 1, cấp 2 và cấp 3
● Theo tính tập trung, phân ra hệ thống điều hoà cục bộ, hệ thống điều hoà tổ hợp gọn và hệ thống trung tâm nước
Hệ thống điều hòa không khí có thể được phân loại dựa trên cách làm lạnh không khí, bao gồm hai loại chính: hệ thống trực tiếp và hệ thống gián tiếp Hệ thống trực tiếp làm lạnh không khí trực tiếp bằng dàn bay hơi, trong khi hệ thống gián tiếp sử dụng nước lạnh để làm lạnh không khí thông qua các thiết bị như dàn FCU (Fan Coil Unit) và AHU (Air Handling Unit).
● Theo cách phân khối không khí có thể phân ra hệ thống cục bộ hoặc trung tâm…
Các loại hệ thống điều hòa không khí hiện nay
1.3.1 Hệ thống điều hòa trung tâm giải nhiệt bằng nước (Water Chiller)
Hệ thống điều hòa trung tâm giải nhiệt bằng nước Water Chiller là một giải pháp làm mát hiệu quả, sử dụng nước lạnh có nhiệt độ từ 5 – 7 độ C để làm lạnh gián tiếp, sau đó đi qua các thiết bị trao đổi nhiệt như AHU, FCU, mang lại không khí mát mẻ và thoải mái cho không gian.
Điều hòa trung tâm sử dụng chất tải lạnh không khí là hệ thống máy lạnh trung tâm hiện đại, sản xuất ra không khí lạnh và cung cấp tới các phòng chức năng thông qua hệ thống đường ống được thiết kế và lắp đặt chuyên nghiệp, giúp phân phối không khí lạnh đều và hiệu quả tới mọi khu vực cần làm mát.
Điều hòa trung tâm với chất tải lạnh nước là hệ thống máy lạnh trung tâm hiện đại, sản xuất ra nước lạnh và phân phối tới các phòng chức năng thông qua hệ thống bơm Hệ thống này hoạt động dựa trên nguyên tắc sử dụng nước lạnh làm chất tải lạnh, giúp điều hòa nhiệt độ và độ ẩm trong không khí một cách hiệu quả Nhờ đó, điều hòa trung tâm với chất tải lạnh nước mang lại không gian làm việc và sinh hoạt thoải mái, đồng thời giúp tiết kiệm năng lượng và giảm thiểu tiếng ồn.
Hệ thống điều hòa trung tâm Water Chiller bao gồm những hệ thống chính sau:
● Hệ thống giải nhiệt nước gồm tháp giải nhiệt, bơm, đường ống nước
● Hệ thống đường ống cấp gió tươi, gió hồi, gió thải
● Dàn trao đổi nhiệt bao gồm cả 1 chiều và 2 chiều nóng lạnh bằng AHU, FCU
● Hệ thống khớp mềm tiêu âm
● Thiết bị làm lạnh nước xuống xấp xỉ khoảng 7 o C với mục đích tăng năng suất lạnh của máy
Dưới đây là hình 1.1 chiller tại công trình UNION SQUARE được nhóm sinh viên chụplại:
Hình 1.1 Hệ thống chiller tại công trình UNION SQUARE
1.3.2 Hệ thống điều hòa VRV (Variable Refrigerant Volume)
VRV là viết tắt của cụm từ tiếng Anh "Variable Refrigerant Volume", đại diện cho hệ thống điều hòa trung tâm hiện đại Hệ thống điều hòa trung tâm VRV được thiết kế dành riêng cho các tòa nhà cao tầng và công trình có diện tích sử dụng lớn, giúp đáp ứng nhu cầu làm mát hiệu quả Tuy nhiên, hệ thống này cũng có một số hạn chế nhất định về khu vực bố trí và yêu cầu các dàn nóng giải nhiệt riêng lẻ.
Hệ thống điều hòa trung tâm VRV có cấu tạo gồm hai mảng chính là mảng ngoài trời và mảng trong nhà, bao gồm nhiều khối trong nhà được trang bị dàn bay hơi và quạt Ưu điểm của hệ thống này là cho phép khoảng cách rất lớn giữa khối ngoài trời và trong nhà, lên đến 100m chiều dài và 50m chiều cao, đồng thời chiều cao giữa các khối trong nhà có thể đạt tới 15m Điều này cho phép khối ngoài trời được đặt trên tầng mái của các tòa nhà cao tầng, giúp tiết kiệm diện tích và tận dụng không khí để làm mát dàn ngưng hiệu quả hơn.
Hệ thống điều hoà VRV là một trong những cải tiến lớn trong ngành Điều hoà không khí
Những ưu điểm và nhược điểm của VRV:
- Hạn chế được tiếng ồn, chống bám bụi bẩn tốt
- Các chi tiết lắp ghép có độ tin cậy cao, tuổi đời lâu dài
- Quá trình lắp đặt nhanh chóng, đơn giản và dễ sử dụng
Thiết bị vận hành êm ái, tự động hóa cao, giúp giảm thiểu nhu cầu thuê nhân công vận hành Đồng thời, khả năng kết nối với trung tâm điều khiển của tòa nhà cho phép thực hiện sửa chữa và bảo trì bảo dưỡng một cách dễ dàng và hiệu quả.
- Chưa có máy có công suất cao để lựa chọn
- Giá cả còn ở mức khá cao
Từ [2] ta có sơ đồ nguyên lý hệ thống điều hoà không khí VRV như hình 1.2
Hình 1.2 Mô hình hệ thống VRV [2]
Nhiệm vụ đề tài
Đối với đề tài yêu cầu tính toán kiểm tra hệ thống điều hòa không khí thì nhóm sẽ hoàn thành các nhiệm vụ sau:
● Tính toán kiểm tra tải nhiệt theo phương pháp Carrier
● Tính toán kiểm tra tải nhiệt bằng phần mềm
● Tính toán kiểm tra hệ thống thông gió
● Thành lập sơ đồ điều hoà không khí và tính toán các thiết bị chính.
Giới thiệu về công trình
Tòa nhà Pjico Điện Biên Phủ sở hữu vị trí đắc địa tại Phường 6, Quận 3, Thành phố Hồ Chí Minh, nằm trên trục đường giao thông huyết mạch Điện Biên Phủ - Nam Kỳ Khởi Nghĩa – Pasteur Với quy mô 10 tầng nổi và 2 tầng hầm, tòa nhà văn phòng này đã hoàn thành vào năm 2013 sau 3 năm thi công kể từ năm 2010.
Chủ đầu tư của toà nhà là Tổng Công ty CP Bảo hiểm PETROLIMEX
Tư vấn thiết kế: Công ty cổ phần tư vấn công nghệ-xây dựng Petrolimex
Từ các bản vẽ mặt bằng của công trình, diện tích của các tầng được thể hiện trong bảng 1.1 như sau:
Bảng 1.1 Thông số công trình
Tầng Khu vực Diện tích (m 2 ) Chiều cao (m)
1 Phòng họp – khách – lễ tân 160 3,9
Thông số ban đầu
1.6.1 Điều kiện thiết kế bên ngoài
Tòa nhà Pjico Điện Biên Phủ nằm tại TP Hồ Chí Minh, vì vậy nhiệt độ ngoài trời để tính toán hệ thống điều hòa không khí được chọn dựa trên điều kiện khí hậu đặc trưng của khu vực này.
Tra đồ thị t-d, ta có:
● Dung ẩm: dN = 19 (kJ/kg)
1.6.2 Điều kiện thiết kế bên trong
Tính chất của toà nhà là văn phòng làm việc cho nên nhiệt độ và độ ẩm được chọn như sau:
● Nhiệt độ văn phòng: tT = 24℃
Tra đồ thị t-d, ta có:
● Dung ẩm: dN = 11,2 (kJ/kg)
TÍNH TOÁN PHỤ TẢI LẠNH
Cơ sở tính toán và các thông số ban đầu
Để xác định được tải lạnh của công trình yêu cầu, nhóm sinh viên thực hiện đề tài sử dụng phương pháp Carrier và phần mềm Heatload của Daikin
Các thông số ban đầu đã chọn:
● Nhiệt độ bên ngoài: tN = 36℃
● Dung ẩm bên ngoài: dN = 85,3 (kJ/kg)
● Nhiệt độ bên trong: tT = 24℃
● Dung ẩm bên trong: dN = 11,2 (kJ/kg)
Tính toán năng suất lạnh bằng phương pháp Carrier
Phương pháp tính tải lạnh Carrier khác biệt so với phương pháp truyền thống ở chỗ xác định năng suất lạnh Q0 mùa hè và năng suất sưởi QS mùa đông thông qua việc tính toán riêng biệt tổng nhiệt hiện thừa Qht và nhiệt ẩn thừa Qât của mọi nguồn nhiệt tỏa và thẩm thấu vào phòng điều hòa.
Q0 = Qt = ΣQht + ΣQât (2.1) Hình 2.1 Giới thiệu sơ đồ đơn giản tính các nguồn nhiệt hiện thừa và nhiệt ẩn thừa Carrier
Hình 2.1 Sơ đồ tính toán cân bằng nhiệt theo Carrier
Trong phần tiếp theo, nhóm sinh viên sẽ tập trung vào việc tính toán năng suất lạnh điển hình cho khu vực tầng 6, đồng thời làm cơ sở để tổng hợp và áp dụng cho các tầng còn lại trong phần sau.
2.2.1 Nhiệt hiện bức xạ qua kính Q 11
Nhiệt hiện bức xạ qua kính Q11 được xác định theo công thức (2.2) dưới [1]:
● 𝑛𝑡: Hệ số tác dụng tức thời
● 𝑄 11 ′ : lượng nhiệt bức xạ tức thời qua kính vào phòng
𝑄 11 ′ = F.RT.εc.εds.εmm.εkh.εm.εr (W) (2.2) Trong đó:
● F: Diện tích bề mặt kính cửa sổ có khung thép (m 2 )
● RT: nhiệt bức xạ mặt trời qua cửa kính vào trong phòng (W/m 2 )
● εc: hệ số ảnh hưởng độ cao so với mặt nước biển
Hệ số ảnh hưởng của độ chênh lệch nhiệt độ đọng sương của không khí quan sát với nhiệt độ đọng sương của không khí trên mặt nước biển được ký hiệu là εđs, với giá trị cụ thể là 20℃.
● εmm: hệ số ảnh hưởng của mây mù
● εkh: hệ số ảnh hưởng của khung
Toàn bộ công trình sử dụng kính loại Antisun và có rèm che bên trong, nhiệt bức xạ mặt trời vẫn được tính theo công thức (2.2) nhưng với một số điều chỉnh Cụ thể, εr được lấy bằng 1 và RT được thay bằng nhiệt bức xạ vào phòng khác kính cơ bản RK, giúp tính toán chính xác hơn.
𝑄 11 ′ = F.RK.εc.εds.εmm.εkh.εm (W) (2.3) Với: RK = [0,4αk + τk(αm + τm + ρkρm + 0,4 αkαm)]RN (2.4)
● RN: Bức xạ mặt trời đến bên ngoài kính
● αk, αm: hệ số hấp thụ của kính và của màn che
● ρk, ρm: hệ số phản xạ của kính và màn che
● τk, τm: hệ số xuyên qua của kính và màn che
* Các hệ số được xác định như sau:
● Hệ số ảnh hưởng của độ cao so với mặt nước biển, tính theo công thức: εc = 1 + 𝐻
100 0,023 (2.6) Độ cao của tầng 6 so với mặt nước biển là 20,4m εc = 1 + 20,4
Phục vụ cho việc tính toán thuận tiện thì ta chọn εc = 1
Hệ số ảnh hưởng của độ chênh lệch nhiệt độ đọng sương của không khí quan sát với nhiệt độ đọng sương của không khí trên mặt nước biển đóng vai trò quan trọng trong việc tính toán Hệ số này được xác định là 20℃, và được tính theo công thức εds = 1 + (𝑡 𝑠 −20).
Với tN = 36℃, φN = 49,9%, tra đồ thị t-d xác định được nhiệt độ đọng sương ts = 24℃ εds = 1 + (24−20)
● Hệ số ảnh hưởng của mây mù, khi trời không mây εmm = 1, khi trời có mây εmm 0,85
● Hệ số ảnh hưởng của khung:
Công trình sử dụng khung kim loại nên nên εkh = 1,17
Công trình sử dụng loại kính Antisun (6mm) và có màn che màu sáng bên trong Theo bảng 4.3 và 4.4 trong tài liệu tham khảo, các hệ số quang học của kính và màn che được xác định như sau: hệ số hấp phụ của kính là 0,51, hệ số phản xạ là 0,05 và hệ số xuyên qua là 0,44, trong khi đó hệ số hấp phụ của màn che là 0,37, hệ số phản xạ là 0,51 và hệ số xuyên qua là 0,12.
● Xác định nhiệt bức xạ qua kính vào trong không gian điều hoà:
Công trình là tòa nhà văn phòng nên thời gian hoạt động vào khoảng thời gian 6h30 đến 18h, ta chọn RT = Rtmax
Lãnh thổ thành phố Hồ Chí Minh nằm ở 10 o 22’ vĩ độ Bắc, tra bảng 4.2 [1], ta có bảng như sau:
Nhiệt bức xạ mặt trời qua kình vào phòng được thể hiện ở bảng 2.1 như sau:
Bảng 2.1 Nhiệt bức xạ mặt trời qua kính vào trong phòng
● Hệ số tác dụng tức thời: 𝑛𝑡 = f (gs)
Trong đó, mật độ khối lượng riêng diện tích trung bình của toàn bộ kết cấu bao che, vách, trần, sàn được ký hiệu là gs (kg/m3), khối lượng tường có mặt ngoài tiếp xúc với bức xạ mặt trời và của sàn nằm trên đất được ký hiệu là G' (kg), khối lượng tường có mặt ngoài không tiếp xúc với bức xạ mặt trời của sàn không nằm trên mặt đất được ký hiệu là G" (kg), và diện tích sàn được ký hiệu là Fs (m2).
● Khối lượng đơn vị của sàn bê tông cốt thép là 2400 (kg/m 3 ) Sàn bê tông của công trình dày 200(mm) và có diện tích là 404 m 2 Vậy: G” = 2400 x 0,2 x 404 = 193920 (kg)
● Khối lượng đơn vị của kính là 2500 (kg/m 3 ) Kính ngoài công trình dày 6mm và có diện tích là 648 m 2 Vậy: G’ = 2500 x 0,006 x 648 = 9720 (kg)
● Ta có diện tích sàn: Fs = 404 m 2
404 = 264,06 (kg/m 2 ) Vậy ta có gs > 150 (kg/m 2 ), tra bảng 4.6[1], ta được bảng 2.2 như sau:
Bảng 2.2 Bảng hệ số tác dụng qua kính vào phòng
* Tính nhiệt bức xạ qua kính:
● Đối với mặt kính hướng Đông:
● Đối với mặt kính hướng Tây:
● Đối với mặt kính hướng Nam:
● Đối với mặt kính hướng Bắc:
* Tính toán điển hình cho Tầng 6:
Dựa vào công thức tính toán ở phần trên, ta có bảng 2.3 như sau:
Bảng 2.3 Bảng thống kê nhiệt bức xạ qua kính Q11 của tầng 6
Khu vực Hướng Diện tích kính (m 2 ) 𝑄 11 ′ Q 11
Tính tương tự các phòng khác, Kết quả tính toán nhiệt hiện xâm nhập qua cửa kính
Q11 được tổng kết ở bảng 2.4 như sau :
Bảng 2.4 Bảng thống kê nhiệt bức xạ qua kính Q11
Tầng Khu vực Hướng Diện tích kính
Tầng lửng Văn phòng Bắc 42,154 1,328 1,3
2.2.2 Nhiệt hiện truyền qua mái bằng bức xạ và do chênh lệch nhiệt độ: Q 21
Mái bằng của phòng điều hoà có ba dạng:
● Phòng điều hoà nằm giữa các tầng trong một toà nhà điều hoà có nghĩa là bên trên cũng là phòng điều hoà, khi đó Δt = 0 và Q21 = 0
● Phía trên phòng điều hoà đang tính toán là phòng không điều hoà, khi đó lấy k ở bảng 4.15 [1] và Δt = 0,5(tN – tT)
Trường hợp trần mái bị ảnh hưởng bởi bức xạ mặt trời, đặc biệt là đối với các tòa nhà nhiều tầng có mái bằng tầng thượng, lượng nhiệt truyền vào phòng sẽ bao gồm hai thành phần chính Thành phần thứ nhất là do ảnh hưởng trực tiếp của bức xạ mặt trời, và thành phần thứ hai là do chênh lệch nhiệt độ giữa không khí trong nhà và ngoài nhà Tuy nhiên, đối với các khu vực như tầng 6 đang được kiểm tra, nếu khu văn phòng có trần tiếp xúc không gian điều hòa ở tầng trên, thì thành phần nhiệt truyền Q21 sẽ bằng 0.
Kết quả tính toán nhiệt hiện truyền qua mái Q21 được tổng kết ở bảng 2.5 như sau:
Bảng 2.5 Bảng thống kê nhiệt bức xạ qua mái Q21
Tầng Khu vực Diện tích (m 2 ) Diện tích sàn (m 2 ) Q 21 (kW)
2.2.3 Nhiệt hiện truyền qua vách
Nhiệt truyền qua vách Q22 cũng gồm 2 thành phần:
● Do chênh lệch nhiệt độ giữa ngoài trời và trong nhà 𝛥𝑡 = 𝑡 𝑁 − 𝑡 𝑇
● Do bức xạ mặt trời vào tường, tuy nhiên phần nhiệt này được coi bằng không khi tính toán
Nhiệt truyền qua vách được tính theo biểu thức:
● ki - hệ số truyền nhiệt qua vách
● Fi -diện tích của vách, m 2
● 𝛥𝑡 - chênh lệch nhiệt độ giữa ngoài trời và trong nhà
● Hệ số truyền nhiệt qua tường Q22t
* Hệ số truyền nhiệt qua tường Q 22t xác định bằng biểu thức: k= 1 1
● αN = 20 W/(m 2 K): Hệ số tỏa nhiệt phía ngoài tường khi tiếp xúc trực tiếp với không khí bên ngoài, αN = 10 (W/m 2 K) khi tường tiếp xúc gián tiếp với không khí bên ngoài;
● αT = 10 W/(m 2 K): Hệ số tỏa nhiệt phía trong nhà;
● Ri: Nhiệt trở dẫn nhiệt lớp vật liệu thứ i của cấu trúc trường, (m 2 K)/W;
● δi: Độ dày lớp vật liệu thứ i của cấu trúc tường, m;
● λi: Hệ số dẫn nhiệt lớp vật liệu thứ i của cấu trúc tường, W/(mK)
Hệ số dẫn nhiệt của gạch rỗng là 0,52 W/mK và của xi măng là 0,93 W/mK (tra bảng 4.11 [1])
Hệ số truyền nhiệt tường gạch 200 (mm) tiếp xúc trực tiếp với không khí bên ngoài: ktt= 1 1
Hệ số truyền nhiệt tường gạch 200 (mm) tiếp xúc gián tiếp với không khí bên ngoài: kgt= 1 1
Hệ số truyền nhiệt tường gạch 100 (mm) tiếp xúc gián tiếp với không khí bên ngoài: kgt= 1 1
Công trình có ba loại tường khác nhau tiếp xúc với môi trường ngoài trời Tường tiếp xúc trực tiếp với ngoài trời có diện tích 96,18 m2 và dày 200mm Ngoài ra, công trình còn có tường tiếp xúc gián tiếp với ngoài trời với diện tích 32,854 m2 và dày 200mm, cũng như tường tiếp xúc gián tiếp với mặt trời có diện tích 62,04 m2 và dày 100mm.
Tính toán tương tự ở các tầng khác, kết quả tính toán nhiệt hiện truyền qua tường Q22t tổng kết ở bảng 2.6 như sau :
Bảng 2.6 Bảng thống kê nhiệt hiện truyền qua tường Q22t
Tầng Khu vực Diện tích tường (m 2 )
* Nhiệt truyền qua cửa ra vào Q 22c
Nhiệt truyền qua cửa ra vào được xác định theo công thức sau:
● k (W/m 2 K): Hệ số truyền nhiệt qua cửa
● 𝛥𝑡: chênh lệch nhiệt độ giữa ngoài trời và trong nhà
- Đối với khu văn phòng:
+ Tổng diện tích của cửa có bề dày là 30mm là 3,1861 m 2
+ Tra bảng 4.12 [1], với bề dày 30mm ta có được hệ số truyền nhiệt qua cửa vào mùa hè là 2,65 W/m 2 K
+ Nhiệt truyền qua cửa ra vào của văn phòng Q22c = 2,65.3,1861.12 = 101,3 (W)
Tính toán tương tự như các phòng còn lại, ta được bảng 2.7 kết quả thống kê nhiệt bức xạ truyền qua cửa như sau:
Bảng 2.7 Bảng thống kê nhiệt bức xạ truyền qua cửa Q22c
Tầng Khu vực Diện tích cửa (m 2 ) Q 22c (kW)
* Nhiệt truyền qua kính cửa số Q 22k
Nhiệt truyền qua kính cửa sổ được xác định theo công thức sau:
● k (W/m 2 K): Hệ số truyền nhiệt qua kính
● 𝛥𝑡: chênh lệch nhiệt độ giữa ngoài trời và trong nhà
+ Tổng diện tích kính là 45,15 m 2
+ Tra bảng 4.13 [1] với loại kính đặt đứng có 2 lớp và khoảng giữa 2 lớp kính là 10mm thì vào điều kiện mùa hè ta được hệ số truyền nhiệt k = 3,15 W/m 2 K
+ Nhiệt truyền qua cửa sổ kính Q22k = 3,15.12.45,15 = 1706,67(W)
Vậy, ta có nhiệt truyền qua vách của tầng 6 được tính như sau:
Tính toán tương tự ở các tầng khác, kết quả tính toán nhiệt hiện truyền qua kính được tổng kết ở bảng 2.8 như sau:
Bảng 2.8 Bảng thống kê nhiệt hiện truyền qua kính Q22k
Tầng Khu vực Diện tích kính (m 2 ) Q 22k (kW)
Tính toán tương tự ở các tầng khác, kết quả tính toán nhiệt hiện truyền qua vách được tổng kết ở bảng 2.9 như sau:
Bảng 2.9 Bảng kết quả tính toán nhiệt hiện truyền qua vách Q22
Tầng Khu vực Q 22t (kW) Q 22c (kW) Q 22k (kW) Q 22 (kW)
2.2.4 Nhiệt hiện truyền qua nền Q 23
Nhiệt hiện truyền qua nền Q23 được xác định:
● k: hệ số truyền nhiệt, (W/m 2 K), tra theo bảng 4.15 [1]
● 𝛥𝑡: hiệu nhiệt độ bên ngoài và bên trong Các trường hợp khác xảy ra:
- Sàn đặt ngay trên mặt đất: 𝛥𝑡 = 𝑡 𝑁 − 𝑡 𝑇
- Sàn đặt trên tầng hầm hoặc phòng điều hoà: 𝛥𝑡 = 0,5 (𝑡 𝑁 − 𝑡 𝑇 )
- Sàn giữa hai phòng điều hoà Q23 = 0
Xét đến kết cấu của công trình:
Sàn bê tông có độ dày 300mm, được phủ thêm lớp vữa dày 25mm và lát gạch Vinyl dày 3mm Theo bảng 4.15 [1], trong điều kiện mùa hè, hệ số truyền nhiệt k được xác định là 2,15 W/m2K Đối với tầng 6, do sàn nằm giữa hai phòng điều hòa, nên giá trị Q23 được tính toán là 0.
2.2.5 Nhiệt hiện tỏa ra do đèn chiếu sáng Q 31
Nhiệt hiện tỏa ra do đèn chiếu sáng bao gồm hai thành phần chính là bức xạ và đối lưu Tổng nhiệt hiện tỏa ra do đèn chiếu sáng Q31 có thể được xác định thông qua một công thức cụ thể.
● 𝑛 𝑡 : hệ số tác dụng tức thời của đèn chiếu sáng
● 𝑛 𝑑 hệ số tác dụng đồng thời
● Q: Tổng nhiệt toả ra do chiếu sáng
Nhiệt do đèn chiếu sáng của tầng 6 là:
- nt = 0,99 theo trong bảng 4.8 [1] với gs = 264,06 kg/m 2 và hoạt động 10h/ngày
- nd = 0,8 vì công trình là công sở
- Diện tích của văn phòng tầng 6: S = 264 m 2
Tính tương tự cho các tầng còn lại, kết quả tính toán nhiệt hiện tỏa ra do đèn chiếu sáng Q31 thống kê ở bảng 2.10 như sau:
Bảng 2.10 Bảng thống kê nhiệt hiện toả ra do đèn chiếu sáng Q31
2.2.6 Nhiệt hiện tỏa ra do máy móc Q 32
Nhiệt hiện tỏa từ các thiết bị điện tử như tivi, radio, máy tính, máy sấy tóc, trong gia đình hoặc văn phòng có thể được tính toán tương tự như nguồn nhiệt tỏa của đèn chiếu sáng, vì chúng không sử dụng động cơ điện.
Q32 = ΣNi (W) (2.15) Trong đó: Ni là công suất điện ghi trên dụng cụ (W)
Theo TCVN 5687-2010, mật độ người là 8 m 2 /người, mỗi người trong văn phòng sử dụng 1 máy tính có công suất 200W
* Nhiệt hiện tỏa ra do máy móc của tầng 6 là:
Tính toán tương tự cho các tầng khác,ta được bảng 2.11 kết quả thống kê nhiệt hiện toả ra do máy móc như sau:
Bảng 2.11 Bảng thống kê nhiệt hiện tỏa ra do máy móc
2.2.7 Nhiệt hiện và ẩn do người tỏa ra Q 4
Nhiệt hiện do người tỏa ra phòng chủ yếu bằng đối lưu và bức xạ và được xác định theo biểu thức:
● n: Số người trong phòng điều hoà Lấy theo TCVN 5687-2010 diện tích 8m 2 /người
● qh: nhiệt hiện tỏa ra từ 1 người, W/người Tra bảng 4.18[1] ta có qh = 70 W/người
● nđ: Hệ số tác dụng không đồng thời, nđ = 0,85
Nhiệt ẩn do người tỏa ra được tính theo công thức sau:
● n: Số người trong phòng điều hoà Lấy theo TCVN 5687-2010 diện tích 8m 2 /người
● q: nhiệt ẩn do một người toả ra, W/người Tra bảng 4.18[1] ta có qâ = 60W/người
* Tính toán điển hình cho tầng 6
- Diện tích văn phòng tầng 6: S = 264 m 2
Tính tương tự các tầng khác, tính toán nhiệt hiện và ẩn do người tỏa ra Q4 thống kê ở bảng 2.12 như sau :
Bảng 2.12 Bảng thống kê nhiệt hiện và ẩn do người tỏa ra Q4
Tầng Khu vực Số người trong phòng Nhiệt hiện và nhiệt ẩn (kW)
2.2.8 Nhiệt hiện và ẩn do gió tươi mang vào Q hn và Q ân
Phòng điều hòa cần được cung cấp một lượng gió tươi để đảm bảo đủ oxy cần thiết cho người ở trong phòng Lượng gió tươi này có trạng thái ngoài trời với entanpy, nhiệt độ và ẩm dung lớn hơn không khí trong phòng Khi gió tươi được đưa vào phòng, nó sẽ tỏa ra một lượng nhiệt hiện do sự chênh lệch về trạng thái nhiệt và ẩm giữa gió tươi và không khí trong phòng.
QhN và nhiệt ẩn QâN, nhiệt hiện và ẩn do gió tươi mang vào được xác định theo công thức như sau:
● dN, dT: ẩm dung, g/kg;
● n: số người trong phòng điều hoà
● l: lượng không khí tươi cần 1 cho 1 người trong 1 giây (l/s) [1] ta có l = 7,5 l/s 27 m 3 /h
Ta có: tN = 36 o C và φN = 49,9% => dN = 19 (g/kg) tT = 24 o C và φT = 60% => dT = 11,2 (g/kg)
* Tính nhiệt hiện và nhiệt ẩn cho tầng 6
Tính toán tương tự , ta được bảng 2.13 thống kê nhiệt hiện và ẩn gió tươi mang vào :
Bảng 2.13 Bảng thống kê nhiệt hiện và nhiệt ẩn QhN và QâN
Tầng Khu vực Số người trong phòng Nhiệt hiện và nhiệt ẩn (kW)
2.2.9 Nhiệt hiện và ẩn do gió lọt Q 5h và Q 5â
Khí lạnh thường có xu hướng thoát ra ở phía dưới cửa, trong khi khí nóng từ bên ngoài lọt vào phía trên cửa Điều này dẫn đến sự mất nhiệt và làm tăng nhiệt độ bên trong không gian Nhiệt hiện và ẩn do gió là một yếu tố quan trọng cần được xem xét để đảm bảo hiệu suất làm mát hoặc sưởi ấm của hệ thống điều hòa nhiệt độ.
● ξ: Hệ số kinh nghiệm, xác định theo bảng 4.20[1]
- Diện tích văn phòng tầng 6: S = 264 m 2 và h = 3,3 m
Tính toán tương tự cho các tầng, ta được bảng 2.14 thống kê nhiệt hiện và ẩn gió lọt như sau :
Bảng 2.14 Bảng thống kê nhiệt hiện và nhiệt ẩn Q5h và Q5â
Tầng Khu vực Thể tích khu vực (m 3 )
Nhiệt hiện và nhiệt ẩn (kW)
Ngoài các nguồn nhiệt đã nêu trên, các nguồn nhiệt khác ảnh hưởng tới phụ tải lạnh có thể là:
Nhiệt hiện và ẩn toả ra từ các thiết bị trao đổi nhiệt, các đường ống dẫn mỗi chất nóng hoặc lạnh đi qua phòng điều hoà…
Tuy nhiên các nguồn nhiệt trên thì quá ít để có thể ảnh hưởng đến phụ tải lạnh nên được tính bằng 0
2.2.11 Kiểm tra đọng sương trên vách
Hiện tượng đọng sương thường xảy ra khi có sự chênh lệch nhiệt độ đáng kể giữa bên trong và bên ngoài môi trường Khi nhiệt độ vách nhỏ hơn nhiệt độ đọng sương, đặc biệt là ở vách phía nóng, nó sẽ gây ra tổn thất nhiệt tăng lên và tải lạnh yêu cầu tăng lên, từ đó dẫn đến ẩm mốc và ảnh hưởng đến chất lượng không gian.
28 | Page Để không xảy ra đọng sương thì hệ số truyền nhiệt kt của vách cần phải nhỏ hơn hệ số truyền nhiệt cực đại ktmax ktmax =αN
● αN: Hệ số tỏa nhiệt phía ngoài nhà, αN = 20 W/m 2 K
● tN = 36 o C, tT = 24 o C: nhiệt độ bên trong và bên ngoài tòa nhà
● tN = 36 o C, dNI,9%, tra đồ thị t được tS = 24,5 o C
Thành lập và tính toán sơ đồ điều hoà không khí
2.3.1 Thành lập sơ đồ điều hoà không khí Để tiết kiệm và tận dụng lại nhiệt thải của công trình nên sử dụng sơ đồ điều hoà không khí 1 cấp Sơ đồ 1 cấp là sơ đồ tuần hoàn của không khí sau khi khử nhiệt trong phòng sau đó hồi về hoà trộn với gió tươi từ bên ngoài cấp vào và sau đó qua thiết bị xử lý và được cấp tiếp vào phòng cần làm lạnh.Dưới đây là hình 2.2 nguyên lý cấu tạo của sơ đồ tuần hoàn 1 cấp :
Hình 2.2 Nguyên lý cấu tạo của sơ đồ tuần hoàn 1 cấp
2.3.2 Lập sơ đồ tuần hoàn không khí 1 cấp
Để tính toán sơ đồ tuần hoàn một cấp với các điểm N, T, H, O, V, S, cần thực hiện theo các bước sau, bao gồm xác định hệ số nhiệt hiện và hệ số đi vòng εBF Quá trình này giúp tối ưu hóa hiệu suất của hệ thống và đảm bảo hoạt động ổn định.
● Xác định toàn bộ lượng nhiệt hiện và nhiệt ẩn thừa của không gian điều hoà do gió tươi mang vào;
● Xác định tổng lượng nhiệt hiện;
● Xác định tổng lượng nhiệt ẩn;
● Xác định tổng lượng nhiệt ẩn và hiện thừa của không gian cần điều hòa;
● Xác định hệ số đi vòng εBF;
● Xác định các điểm: T (tT; ϕT), N (tN; ϕN), G (24 0 C; 50%);
● Qua T kẻ đường song song với G - εhef cắt ϕ = 100% tại S, ta xác định được nhiệt độ đọng sương ts
● Qua S kẻ đường song song với G - εht cắt đoạn thẳng NT tại H, ta xác định được điểm hoà trộn H
Khi bỏ qua tổn thất nhiệt từ quạt gió và đường ống gió, điểm thổi vào được xác định là V ≡ O, nơi mà quạt gió thổi không khí vào hệ thống thông qua đoạn thẳng SH, cắt ngang qua kẻ đường song song với G - εhf tại điểm O.
Việc xác định các thông số tại các điểm nút được tiến hành theo quy trình như sau:
- Thông số tại hai điểm N và điểm T đã biết theo phần chọn thông số tính toán: + Ngoài trời: tN = 36 ℃, φN = 49,9%
- Chọn độ ẩm của không khí tại điểm thổi vào tại V là φV = 95%
Quá trình Do VT là một quá trình tự điều chỉnh trạng thái khử ẩm thừa và nhiệt thừa, với hệ số góc ti của quá trình là εT Điểm giao nhau của đường εT và đường φ = 95% chính là điểm V, thể hiện trạng thái cân bằng của hệ thống.
2.3.3 Các bước tính toán sơ đồ tuần hoàn một cấp
- Điểm gốc G và hệ số nhiệt nhiệt ε h Điểm gốc G được xác định trên ẩm đồ ở t = 24 ℃ và φ = 50% Thang chia hệ số nhiệt hiện εh đặt ở bên phải ẩm đồ
- Hệ số nhiệt hiện phòng RSHF (Room Sensible Heat Factor) ε hf
Tỷ số nhiệt hiện là tỷ lệ giữa nhiệt hiện trên tổng nhiệt hiện và ẩn của phòng, không bao gồm thành phần nhiệt hiện do gió tươi và gió lọt vào Biểu thức tính toán tỷ số này giúp đánh giá mức độ thoải mái nhiệt trong không gian.
● Qhf: tổng nhiệt hiện của phòng (không có nhiệt hiện của gió tươi) (W)
● Qâf: tổng nhiệt ẩn của phòng (không có thành phần nhiệt ẩn của gió tươi) (W)
- Hệ số nhiệt hiện tổng GSHF (Grand Sensible Heat Factor) 𝜀 ℎ𝑡
Là tỷ số giữa nhiệt hiện tổng và nhiệt tổng
( ) (Q ) hf hN h h ht h a hf hN af aN t
● Qh - tổng thành phần nhiệt hiện trong phòng điều hòa kể cả nhiệt hiện do gió tươi và gió lọt mang vào, W
● Qa - tổng thành phần nhiệt ẩn trong phòng điều hòa kể cả nhiệt ẩn do gió tươi và gió lọt mang vào, W
● QhN - nhiệt hiện do gió tươi mang vào, W
● QaN - nhiệt ẩm do gió tươi mang vào, W
● Qt - tổng nhiệt thừa dùng để tính năng suất lạnh Qo = Qt, W
- Hệ số đi vòng ε BF (Bypass Factor)
Hệ số đi vòng 𝜀 𝐵𝐹 là một tham số quan trọng trong thiết kế và vận hành hệ thống điều hòa không khí, đại diện cho tỉ số giữa lượng không khí đi qua dàn lạnh mà không tham gia trao đổi nhiệt ẩm với bề mặt dàn lạnh và tổng lượng không khí thổi qua dàn.
● GH - lưu lượng không khí qua dàn lạnh nhưng không trao đổi nhiệt ẩm với bề mặt dàn, nên trạng thái không khí là trạng thái hòa trộn H (kg/s)
● G0 - lưu lượng không khí đi qua dàn lạnh và có trao đổi nhiệt ẩm với bề mặt dàn, nên trạng thái không khí là trạng thái O (kg/s)
● G - tổng lưu lượng không khí qua dàn (kg/s)
Với OV và xác định được các điểm H, S thì ta cũng có thể xác định hệ số đi vòng bằng đồ thị bằng biểu thức sau: o s o s o s
- Hệ số nhiệt hiện hiệu dụng ESHF (Effective Sensible Heat Factor) ε hef
Là tỉ số giữa nhiệt hiện hiệu dụng với tổng nhiệt hiệu dụng của phòng:
● Qhef : Nhiệt hiện hiệu dụng của phòng ERSH, Qhef = Qhf + εBF.QhN
● Qaef : Nhiệt ẩn hiệu dụng của phòng ERLH, Qaef = Qaf + εBF.QaN
● εBF : Hệ số đi vòng (Bypass Factor)
● QhN: Nhiệt hiện do gió tươi mang vào, kW
● QaN: Nhiệt ẩn do gió tươi mang vào, kW
Nên hệ số nhiệt hiệu dụng được tính bằng công thức là:
- Xác định lưu lượng không khí qua dàn lạnh
Lưu lượng không khí qua dàn lạnh được xác định theo biểu thức:
● Qhef: nhiệt hiện hiệu dụng của phòng, W
● tT, tS: nhiệt độ trong phòng và nhiệt độ đọng sương, ℃
Từ lưu lượng không khí trên, ta tính được công suất lạnh cần thiết cho từng tầng theo công thức:
● 𝜌: khối lượng riêng của không khí, 𝜌 = 1,2 kg/m 3 ;
● L: lưu lượng thể tích của không khí, m 3 /s;
● IH: entanpy không khí tại điểm hoà trộn, kJ/kgkkk;
● IV: entanpy không khí vào không gian điều hoà, kJ/kgkkk
- Thành lập sơ đồ điều hoà không khí cho tầng 6:
Thông số nhiệt hiện và nhiệt ẩn của tầng 6 đã tính bao gồm:
Nhiệt hiện: Q11 = 3,28 kW, Q21 = 0, Q22 = 5,37 kW, Q23 = 0, Q31 = 2,5 kW, Q32 = 6,6 kW, Q4h = 1,9 kW, QhN = 3,56 kW, Q5h = 2,2 kW
Nhiệt ẩn: Q4a = 1,98 kW, QaN = 5,8 kW, Q5a = 3,2 kW
Từ các thông số trên, ta tính các thành phần cần thiết để tính các hệ số 𝜀 ℎ𝑓 , 𝜀 ℎ𝑡 , 𝜀 ℎ𝑒𝑓 hf h hN
Vậy ta có các hệ số 𝜀 ℎ𝑓 , 𝜀 ℎ𝑡 , 𝜀 ℎ𝑒𝑓 :
Dựa vào đồ thị t-d xác định các điểm trạng thái N, T, H, V, O, S như hình 2.4 bên dưới đây:
Các thông số các điểm nút tra trong đồ thị t-d được thống kê trong bảng 2.15:
Bảng 2.15 Các thông số điểm nút của tầng 6
Trạng thái Nhiệt độ ( o C) Độ ẩm (%) Dung ẩm
Lưu lượng không khí qua dàn lạnh là:
𝑠) Năng suất lạnh của tầng 6 được tính theo công thức:
𝑄 𝑜 = 𝜌 𝐿 (𝐼 𝐻 − 𝐼 𝑉 ) = 1,2.1,81 (57,31 − 40,51) = 40 kW Hiệu nhiệt độ phòng và nhiệt độ thổi vào:
=> Đạt yêu cầu vệ sinh
Tiếp theo nhóm sinh viên thực hiện sẽ tổng hợp lại các thông số tính toán ở phần trên cho các khu vực còn lại ở bảng 2.16 sau:
Bảng 2.16 Bảng thống kê thông số các điểm nút
Entalpy của điểm V (kJ/kg)
Entalpy của điểm H (kJ/kg)
Lửng Văn phòng tầng lửng 0,77 0,68 0,79 41,71 56,86 21,9
Kiểm tra phụ tải lạnh bằng phần mềm Heatload của Daikin
2.4.1 Giới thiệu về phần mềm
Thị trường điều hòa tại Việt Nam hiện nay vô cùng đa dạng với sự góp mặt của nhiều thương hiệu nổi tiếng như LG, Mitsubishi, Samsung, Daikin, Để hỗ trợ khách hàng và kỹ sư trong việc tính tải, các hãng đã phát triển phần mềm riêng biệt của mình Một số phần mềm tính tải đáng chú ý bao gồm Trace 700 của Trane, phần mềm của LG và Heatload của Daikin Trong đó, phần mềm của Daikin được đánh giá cao về tính dễ sử dụng, độ chính xác cao và đáng tin cậy.
Phần mềm Heatload Daikin là công cụ tính tải nhiệt hàng đầu, còn được biết đến với tên gọi Heat Load calculation HKGSG hoặc DACCS-HKG Với khả năng tính toán dựa trên trạng thái ổn định nhiệt trong 24 giờ, chương trình này có thể đưa ra kết quả chính xác cho cả mùa đông lẫn mùa hè Điểm nổi bật của phần mềm là tích hợp dữ liệu thời tiết của hơn 140 quốc gia, giúp người dùng có thể tính toán tải nhiệt một cách chính xác và hiệu quả.
37 | Page gia và 170 thành phố lớn trên thế giới theo cục nghiên cứu dữ liệu của 2 nước Anh và Nhật Bản
2.4.2 Sử dụng phần mềm Heatload để tính tải cho tòa nhà văn phòng Pjico
Bước 1: Chọn Project Outline để đặt tên, địa chỉ, và các thông số của công trình
Phần thông tin tổng quan về dự án là nơi chúng ta điền đầy đủ các thông tin cần thiết như tên dự án, địa điểm xây dựng, vật liệu xây tường và các thông số nhiệt liên quan, giúp cung cấp cái nhìn tổng thể về dự án.
Hình 2.5 Đặt tên cho công trình và địa chỉ
Hình 2.6 Cài đặt các thông số chung của công trình trong Design Data
Hình 2.7 Weather Data (nhiệt độ trong ngày của công trình)
Nhiệt độ của tháng trung bình nóng nhất trong năm của TP.HCM từ 1 giờ đến 24 giờ (giữ mặc định)
Hình 2.8 (Overall Heat Transfer Coef) - Hệ số truyền nhiệt của cả công trình
Hình 2.9 Temp & Humid (nhiệt độ và độ ẩm bên trong phòng của cả công trình)
Bước 2: Vào Room Data để nhập thông số của các phòng là mục quan trọng nhất trong phần mềm, nơi chúng ta cần điền các thông số chi tiết cho không gian điều hòa cần tính toán, quyết định đến sự chính xác của việc tải lạnh.
Hình 2.10 Room Data >Add để nhập các thông số của phòng
● Add: Thêm phòng mới để tính tải nhiệt
● Change: Thay đổi thông số của phòng mà ta đã thiết lập từ trước
● Delete: Xóa phòng mà ta đã thiết lập trước đó
● Insert/Copy: Nhân đôi phòng mà ta đã thiết lập từ trước
● Main menu: Chức năng quay về menu chính để tính tải lạnh
Hình 2.11 Nhập các thông số cho văn phòng tầng 2
● Usage of Room: Loại phòng (Do công trình là tòa nhà văn phòng nên chọn Office)
● Ventilation system: Kiểu thông gió (Vent Fan)
● Ceiling Board: Có trần hay không có trần (Avail)
● Floor Area: Diện tích sàn
● Ceiling Height: Chiều cao từ sàn đến trần (2,8 m)
● Equipments - Nhiệt hiện và nhiệt ẩn của thiết bị (4800 W)
The roof and non-cond ceiling area refers to the space above that is not air-conditioned, which can be categorized into several types, including upper rooms without air conditioning, flat roofs, inclined roofs with a sloping design, and glass roofs made of transparent materials.
● Non – Conditioned Floor Area (nền): Diện tích phía dưới không điều hòa o Earth floor: Nền tiếp xúc với mặt đất (tầng trệt)
Một số loại không gian trống dưới tầng nhà phổ biến bao gồm: không gian tầng dưới có trần giả và không được lắp đặt điều hòa (air layer exit), không gian tầng dưới không có trần giả và cũng không được lắp đặt điều hòa (air layer no), và không gian bên dưới được thiết kế như một khu vực ngoài trời (pilotis).
Hình 2.12 O.H.T.C (Over Heat Transfer Coeff) – Hệ số truyền nhiệt của phòng
Hình 2.13 Tem&Humid - Nhiệt độ và độ ẩm của phòng (đã nhập trong bước 1)
Hình 2.14 Schedule - Lịch trình hoạt động của phòng trong 1 ngày (Set từ 7h – 19h)
Hình 2.15 Others - Các thông số khác của phòng
● Fresh Air Intake: Tiêu chuẩn gió tươi cho một người
● Internal Heat Gain Heating: Chọn No consideration (không xem xét) do chỉ dành cho mùa đông nhằm tận dụng nguồn nhiệt từ thiết bị, đèn, người
Infiltration, hay giá trị xâm nhập gió trời, là một thông số quan trọng trong thiết kế công trình Đối với các công trình có cấp gió tươi, áp suất trong phòng thường là dương, do đó giá trị xâm nhập gió trời thường bằng 0 Tuy nhiên, trong một số trường hợp, giá trị này có thể lên đến 0,2 lần/h, mặc dù không đáng kể, nhưng vẫn cần được xem xét trong quá trình thiết kế và tính toán.
● Safety Factor: Hệ số dự phòng
● Window Type: Chiều dày kính của công trình (10mm)
● Blind Type: Kiểu rèm sử dụng trong công trình (chọn rèm màu sáng)
● Humid Method: Phương pháp khử ẩm (không sử dụng)
● Lighting: Mật độ chiếu sáng
● Persons: Số người trong phòng
● Height Attic: Chiều cao la phong
Khi thiết kế công trình, bước đầu tiên là nhập thông số cho mái che nếu có Đối với công trình này, chỉ có phòng tiếp tân được thiết kế mái che, còn lại các phòng khác sẽ giữ nguyên mặc định của phần mềm.
Hình 2.17 Extension - Thiết lập hệ số nhiệt hiện và nhiệt ẩn của người
Tương tự như vậy ta nhập thông số cho các phòng còn lại của công trình
Bước 3: Xuất tải của toàn bộ công trình Để xuất tải ta chọn Main Menu > Sum Print > Start
Hình 2.18 Kết quả tính tải của Heatload
Bảng 2.17 Bảng thống kê tải từ Heatload
Lửng Văn phòng tầng lửng 23,7
2.4.3 Kiểm tra năng suất lạnh Q 0
Bảng 2.18 Bảng so sánh tính bằng phương pháp Carrier, Heatload, Công trình tham khảo
Q 0 tính bằng phần mềm Heatload (kW)
Phòng họp 10,7 11,9 15 16 Tạm chấp nhận được
Khu lễ tân 31 26,28 35 11,4 Độ chênh lệch thấp
Lửng Văn phòng tầng lửng 23,7 21,9 26 11,5 Độ chênh lệch thấp
2 Văn phòng tầng 2 38 36 40 5 Độ chênh lệch thấp
3 Văn phòng tầng 3 36,8 37,8 40 5,5 Độ chênh lệch thấp
4 Văn phòng tầng 4 36,8 37,8 40 5,5 Độ chênh lệch thấp
5 Văn phòng tầng 5 35.6 39,4 42 6,1 Độ chênh lệch thấp
6 Văn phòng tầng 6 38 40 38 5 Độ chênh lệch thấp
7 Văn phòng tầng 7 25.9 28,4 35 18,8 Tạm chấp nhận được
8 Văn phòng tầng 8 40,6 43,8 46 4,3 Độ chênh lệch thấp
Qua quá trình tính toán kiểm tra tải lạnh cho công trình dựa trên phương pháp Carrier và phần mềm heatload, nhóm chúng tôi nhận thấy có sự sai lệch so với kết quả thực tế Mặc dù có sự hạn chế về thông tin và kinh nghiệm thực tế, nhưng sai lệch dưới 20% vẫn được xem là nằm trong khoảng chấp nhận được.
TÍNH TOÁN KIỂM TRA VÀ CHỌN HỆ THỐNG ĐIỀU HOÀ KHÔNG KHÍ
Chọn thiết bị lạnh FCU
FCU là viết tắt của cụm từ Fan - Coil - Unit, thiết bị xử lý không khí đơn giản với công suất hoạt động nhỏ từ 2-20 kW Thiết bị này đủ để cung cấp không khí lạnh vào phòng, nguồn lạnh được lấy từ trạm sản xuất nước lạnh của trung tâm FCU thường được sử dụng trong những không gian có diện tích nhỏ hoặc vừa.
Hình 3.1 Catalogue của dàn lạnh giấu trần ống gió hồi sau của hãng DAIKIN
Dựa vào công suất công trình Q0 để chọn FCU cho phù hợp
Dàn lạnh bố trí tại các tầng của tòa nhà Pjico:
Bảng 3.1 Model máy của công trình
(kW) Model máy Công suất máy
Lửng Văn phòng tầng lửng 23
7 Văn phòng tầng 7 25.9 FXMQ125PAVE 14 2
8 Văn phòng tầng 8 39.9 FXMQ125PAVE 14 3
Thiết kế đường ống gas
Tùy thuộc vào từng hãng, yêu cầu tiêu chuẩn thiết kế đường ống gas sẽ khác nhau để phù hợp với máy lạnh của hãng đó Khi lựa chọn thiết bị lạnh của hãng DAIKIN, tiêu chuẩn thiết kế đường ống gas của DAIKIN sẽ được áp dụng để đảm bảo sự tương thích và hiệu suất hoạt động tốt nhất.
Hình 3.2 Tiêu chuẩn thiết kế đường ống gas của DAIKIN
Theo tiêu chuẩn thiết kế ống gas DAIKIN:
● Chiều dài đường ống tối đa là 1000m
● Chiều dài ống từ dàn nóng tới dàn lạnh xa nhất tối đa 190m
Bộ chia gas đầu tiên đến máy lạnh xa nhất có thể đạt tối đa 40m, tuy nhiên để đạt được khoảng cách lên đến 90m, cần phải đáp ứng các yêu cầu và điều kiện đặc biệt do nhà sản xuất quy định.
● Chênh lệch cụm dàn nóng đa 5m
● Chênh lệch giữa dàn nóng và dàn lạnh tối đa 40m (nếu >Pm phải tăng kích cỡ đường ống lỏng chính)
● Tổng công suất dàn lạnh cho 1 cụm dàn nóng tối đa 60HP
Dựa vào tiêu chuẩn thiết kế đường ống gas của daikin ta sẽ bắt đầu thiết kế đường ống gas cho tòa nhà Pjico:
● Độ cao từ tầng thượng tới la phong tầng 1 là 26,8m (thỏa mãn yêu cầu độ cao tối đa và dàn lạnh dài tối đa)
Để đáp ứng yêu cầu không vượt quá 60HP, hệ thống được chia thành 3 cụm dàn nóng riêng biệt Cụ thể, một cụm dàn nóng sẽ phục vụ từ tầng 1 đến tầng 3, một cụm khác từ tầng 4 đến tầng 6 và cuối cùng là cụm dàn nóng dành cho tầng 7 và tầng 8.
Sau khi kiểm tra, chênh lệch độ cao máy lạnh giữa các tầng được xác định là: 9,9m từ tầng 1 đến tầng 3, 6,6m từ tầng 4 đến tầng 6 và 3,3m từ tầng 7 đến tầng 8, đáp ứng yêu cầu chênh lệch tối đa giữa các dàn lạnh Với kết quả này, chúng tôi có thể bắt đầu thiết kế và vẽ đường ống gas cho công trình một cách hiệu quả và đảm bảo tiêu chuẩn kỹ thuật.
Tính toán chọn dàn nóng bằng phần mềm VRV express
Sau khi thiết kế đường ống gas ta sử dụng phần VRV Xpress để kiểm tra và tính toán dàn nóng phù hợp cho công trình
Các bước chọn thiết bị của Daikin với VRV Xpress:
Bước 1: Thực hiện một số bước cài đặt
Hình 3.3 Giao diện phần mềm VRV Xpress
Hình 3.4 Chỉnh sửa Advanced trong Preferences
Bước 2: Vào Indoor Units để nhập tên công trình, thông tin công trình và thêm dàn lạnh
Hình 3.5 Nhập thông tin mục Indoor Units
Hộp thoại Edit Indoor Units Selection xuất hiện:
Hình 3.6 Thông số của dàn lạnh Tương tự vậy, ta nhập thông số của tất cả các dàn lạnh vào phần mềm:
Hình 3.7 Các dàn lạnh của công trình Pjico
Bước 3: Chọn Outdoor Units để thiết lập các thông số của dàn nóng
Hình 3.8 Chọn Model để thêm dàn nóng cho công trình
Thêm dàn lạnh vào dàn nóng sao cho tổng số dàn lạnh kết nối có công suất không vượt quá 60HP
Bước 4: Chọn Piping để xác nhập chiều dài đường ống
Hình 3.9 Chiều dài đường ống gas
Tương tự như vậy, nhập cho các dàn nóng còn lại ta có:
Hình 3.10 Thông số dàn nóng của công trình Pjico
Từ file Xpress vừa lập, ta thống kê được công suất dàn nóng như sau:
Bảng 3.2 Công suất dàn nóng
Dàn nóng Model Vị trí lắp đặt Công suất dàn nóng
TÍNH TOÁN HỆ THỐNG THÔNG GIÓ
Tính toán lượng gió tươi cần cấp
Lưu lượng gió tươi được tính như sau: [1]
Trong đó: n: Số người trong phòng l = 27 m 3 /h: Lưu lượng thể tích tra theo bảng 4.19 [TL1]
* Lưu lượng gió cho phòng tầng 6
Số người trong phòng: n = 33 người
Vậy lưu lượng gió tươi cấp cho phòng là: L = n.l3.27 = 891 (m 3 /h)
Tương tự vậy, lưu lượng gió tươi cấp cho công trình được tính toán và thống kê ở bảng 4.1 như sau:
Bảng 4.1 Lưu lượng gió tươi cấp cho phòng
Tầng Phòng Số người Lưu lượng tính tay (m 3 /h)
Lửng Văn phòng tầng lửng 21 567
4.1.2 Tính chọn louver gió tươi
Miệng Louver là loại cửa gió đặc biệt được thiết kế với cấu trúc các lá chắn chếch một góc 45º, giúp ngăn chặn ánh nắng và mưa hắt vào bên trong đồng thời vẫn đảm bảo sự lưu thông không khí giữa hai không gian một cách hiệu quả.
Mở phần mềm Duct Checker Pro, chọn diffuser, air grille để chọn kích thước miệng gió Vào Setting để cài đặt các thông số
Hình 4.1 Chọn thông số cho miệng gió
- Ở đây ta cần chú ý 2 thông số:
+ Numerical aperture: phần trăm diện tích mặt trống là 50%
+ Surface Wind velocity: vận tốc gió tại miệng gió là 2.5 m/s [3]
- Sau khi setup thông số xong, ta bắt đầu tính kích thước louver
Lưu ý: - Theo TCVN 5687 khi lắp đặt louver phải cách mặt đất >=2m
- Nếu có louver gió thải thì louver gió thải phải cách louver gió tươi >=5m
* Ví dụ: Tính louver cho văn phòng tầng 2:
- Nhập lưu lượng gió tươi của phòng vào phần mềm là 837 m 3 /h
- Chọn phần properties of select diffuser
- Nhập kích thước louver sao cho vận tốc gió của louver khoảng 2 m/s
Kết quả tính toán kích thước miệng gió cho văn phòng tầng 2 cho thấy lựa chọn kích thước louver 1200x200mm với vận tốc 1,94m/s là phù hợp Áp dụng phương pháp tính toán tương tự cho các văn phòng khác, chúng tôi đã thu được bảng thống kê kích thước louver cho từng tầng, được trình bày ở bảng 4.2.
Bảng 4.2 Kích thước louver cho từng tầng
Tầng Phòng Kích thước Vận tốc gió (m/s)
Lửng Văn phòng tầng lửng 800x200 1.97
4.1.3 Tính chọn đường ống gió tươi với DuctChecker Pro Để thiết kế đường ống gió tươi nhóm em sử dụng phương pháp ma sát đồng đều Đây là phương pháp chọn tổn thất ma sát trên 1(m) ống ∆p cho tất cả các đoạn ống đều bằng nhau Điều quan trọng của của phương pháp này là lựa chọn tổn thất áp suất hợp lý để cân bằng giữa độ ồn, vận tốc gió và chi phí Theo [TL1] thì tổn thất áp suất ∆p1 = 0,8÷1 (Pa/m)
Phương pháp ma sát đồng đều sở hữu một số ưu điểm đáng kể, bao gồm khả năng thiết kế nhanh chóng và linh hoạt Không giống như các phương pháp khác, phương pháp này cho phép người thiết kế tính toán tại bất kỳ điểm nào trên đường ống mà không cần phải tính tuần tự từ đầu đường ống Ngoài ra, phương pháp này cũng đảm bảo tốc độ giảm dần theo chuyển động, mang lại kết quả chính xác và đáng tin cậy.
Sử dụng phần mềm Duct Checker Pro để chọn kích thước ống gió theo phương pháp đồng đều
Mở phần mềm Duct Checker Pro, chọn duct size Vào Setting to select DUCT size để cài đặt các thông số Ở đây ta cần chú ý 2 thông số:
● Max Air Velocity: Vận tốc tối đa đi trong ống gió là 10 m/s
● Max Friction loss: Tổn thất ma sát (1 Pa/m)
Hình 4.3 Chọn thông số cho đường ống[9]
- Sau khi setup thông số xong, tại ô Flow Rate ta nhập lưu lượng gió tươi của phòng
Để đảm bảo hiệu suất đường ống, việc chọn kích thước phù hợp là rất quan trọng Cụ thể, vận tốc dòng chảy trong ống dài nên nằm trong khoảng 5 - 7 m/s, trong khi vận tốc trong ống nhánh nên nằm trong khoảng 3 - 4,5 m/s, như được khuyến nghị trong bảng 7.1 [TL1] Mục tiêu là tối ưu hóa tổn thất áp suất, nhằm đạt được giá trị gần với 1 Pa/m.
- Với các đoạn giảm size lưu lượng ống giảm size bằng lưu lượng ban đầu trừ cho lưu lượng của các ống nhánh trước khi giảm
* Ví dụ: Tính toán kích thước đường ống gió tươi cho tầng 7
Để tính toán lưu lượng gió tươi tại văn phòng tầng 7, ta nhập giá trị 810 m3/h vào ô Flow Rate Tiếp theo, chúng ta chọn được ống gió có kích thước phù hợp là 300x200mm với vận tốc gió 3,75m/s và tổn thất áp lực 0,793 Pa/m.
Hình 4.4 Kết quả tính kích thước đường ống
Ta lấy lưu lượng ban đầu trừ đi lưu lượng ống nhánh trước khi giảm: 810-405@5 m 3 /h Nhập vào Duct Checker ta chọn được ống gió có kích thước là 200x200mm
Kích thước ống gió tươi của công trình được thống kê ở bảng 4.3 như sau:
Bảng 4.3 Kích thước ống gió tươi
Trục Đoạn ống Lưu lượng
Tổn thất áp suất (Pa/m)
4.1.4 Tổn thất áp suất trên đường ống gió tươi
Tổn thất ống gió bao gồm 2 thành phần: [1] Σρ = Σρcb + Σρ ms (4.1)
- Σρ ms : Tổn thất áp suất trên đường ống (Pa)
- Σρcb: Tổn thất áp suất cục bộ (Pa)
Để tính tổn thất ma sát trên đường ống, chúng ta có thể sử dụng công thức với các thông số như chiều dài đoạn ống (l), mật độ không khí (ρ), tốc độ không khí (ω), hệ số trở kháng ma sát (λ), hệ số trở kháng cục bộ (ξ) và đường kính trong của ống (d) Theo các nhà nghiên cứu, giá trị tổn thất ma sát cho một mét ống thường được chọn là Δρi = 1Pa/m Chúng ta có thể áp dụng công thức này cho toàn hệ thống và chọn nhánh có tổn thất lớn nhất để tính toán chính xác hơn.
Ví dụ: Tính tổn thất ma sát trên đường ống của tầng 6
Tổn thất ma sát đường ống được tính như sau:
- Tổn thất cục bộ được tính theo phần mềm Ashrae Duct Fitting Database
- Khởi động phần mềm Ashrae Duct Fitting Database
Chọn mục Common => Rectangular => Elbow => Smooth Radius => Without
Vanes Ta nhập thông số như trong hình Sau khi nhấn ta chọn Calculate Phần mềm sẽ tính ra được ở Pressure Loss (tổn thất áp) của co 90 0 là 1 Pa
Hình 4.5 Tính tổn thất cục bộ cho co 90 0
* Tổn thất áp suất qua gót giày (SR5-13):
Hình 4.6 Giao diện Ashrae Duct Fitting Database của gót giày
Tương tự, chúng ta tính toán tổn thất cục bộ của các chi tiết khác và thống kê tổn thất gió tươi của tầng 6 như sau, với kết quả được trình bày trong bảng 4.4, cung cấp thông tin chi tiết về tổn thất cục bộ của đoạn ống.
Bảng 4.4 Tổn thất áp của ống gió tươi FAF6
Trục ống Chi tiết Lưu lượng
Tổn thất (Pa) Số lượng Tổng tổn thất
Vuông chuyển tròn 297 1 3 3 Ống mềm 297 5 1 5
Tổn thất ống gió: Σρ = Σρcb + Σρ ms = 47+23p Pa
Tương tự ta tính tiếp cho các tầng khác, ta có bảng 4.5 tổn thất áp của ống gió tươi:
Bảng 4.5 Tổn thất áp của ống gió tươi Trục ống Tổn thất ma sát Tổn thất cục bộ Tổng
4.1.5 Chọn quạt cho ống gió tươi với Fantech
Việc chọn quạt cho đường ống thông gió có thể được thực hiện theo hai phương pháp Phương pháp thứ nhất là dựa trên việc tính toán cột áp và lưu lượng đường ống gió, sau đó tra cứu catalogue để chọn quạt phù hợp Tuy nhiên, để đảm bảo độ chính xác cao và thuận tiện, việc sử dụng phần mềm chuyên dụng như Fantech là phương pháp được ưa chuộng Phương pháp này cho phép lựa chọn quạt dựa trên các thông số đã tính như cột áp và lưu lượng gió, mang lại kết quả chính xác và hiệu quả.
Dựa trên thông số tính toán, quạt dùng cho tầng 3 cần có lưu lượng gió là 837 m3/h và cột áp là 65 Pa Khi nhập các thông số này vào phần mềm Fantech, chúng ta có thể chọn được quạt phù hợp đáp ứng yêu cầu về lưu lượng gió và áp suất.
Hình 4.7 Tính chọn quạt từ phần mềm Fantech
Quạt ở tầng 2 được chọn có thông số theo bảng 4.6 như sau:
Bảng 4.6 Thông số quạt FAF3
Công suất (M(kW)) Điện áp (Volt) Độ ồn (dB)
Tương tự sẽ được thông số kỹ thuật của tất cả các quạt của các tầng được thống kê ở bảng 4.7 như sau:
Công suất (M(kW)) Điện áp (Volt) Độ ồn (dB)
Tính toán gió thải nhà vệ sinh
4.2.1 Tính toán lưu lượng gió thải
● ACH: Số lần thay đổi không khí trong 1 giờ theo [3] phụ lục G
Lưu lượng của hệ thống thông gió thải nhà vệ sinh được tính toán và thống kê trong bảng 4.8 như sau:
Bảng 4.8 Lưu lượng gió thải nhà vệ sinh
4.2.2 Chọn kích thước miệng gió thải
Ta nhập lưu lượng gió thải nhà vệ sinh vào phần mềm ductchecker pro và chọn kích thước miệng gió sao cho vận tốc gió nằm trong khoảng 1,5-2,5 m/s [3]
Ta chọn miệng gió hồi 1 lớp kích thước 200x200mm cho nhà vệ sinh
Hình 4.8 Giao diện phần mềm Ductchecker
4.2.3 Tính toán kích thước louver gió thải
Tương tự như tính louver gió tươi ta sử dụng phần mềm Ductchecker để tính louver gió thải
Nhập lưu lượng gió và kích thước sao cho vận tốc gió 2-2,5m/s
Hình 4.9 Giao diện phần mềm Ductchecker
Ta chọn louver gió thải có kích thước 400x200mm
4.2.4 Tính toán kích thước đường ống gió thải
Tương tự tính cho ống gió tươi ta cũng có thể sử dụng phần mềm Ductchecker để hỗ trợ tính toán được thống kê ở bảng 4.9 như sau:
Bảng 4.9 Bảng thống kê đường ống gió thải Đoạn ống
Tổn thất áp suất (Pa/m)
Thông gió tầng hầm
Thông gió tầng hầm đóng vai trò quan trọng trong việc tạo ra sự luân chuyển và trao đổi không khí giữa bên trong và bên ngoài tầng hầm, cũng như với các tầng trên, giúp giảm thiểu tải chất độc hại, cung cấp khí tươi và tạo sự thông thoáng cho con người hoạt động dưới tầng hầm một cách an toàn và hiệu quả.
4.3.1 Tính toán lưu lượng thông gió tầng hầm
● Q: lưu lượng hút thải hầm (m 3 /h)
● S: Diện tích hầm bãi xe (m 2 )
● ACH: Số lần thay đổi không khí trong 1 giờ theo
- Đối với hầm xe nhỏ hơn 2000 m 2 : ACH=6 cho quạt 1 tốc độ [3]
- Đối với hầm xe lớn hơn 2000 m 2 : ACH=6 cho tốc độ thấp và ACH=9 cho tốc độ cao.[3]
S = S1+S2= 1092 m2
