TỔNG QUAN VỀ ĐIỀU HÒA KHÔNG KHÍ
Giới thiệu về điều hòa không khí
Hệ thống điều hòa không khí (ĐHKK) và thông gió nhằm tạo ra môi trường tiện nghi và không khí trong lành cho người sử dụng, đồng thời giải nhiệt cho các thiết bị cơ điện Việc duy trì các thông số như nhiệt độ, độ ẩm, đối lưu không khí, lọc bụi và kiểm soát ô nhiễm là rất quan trọng Lắp đặt hệ thống ĐHKK cần đảm bảo không gây ra độ ồn và rung động lớn, đặc biệt ở những khu vực yêu cầu yên tĩnh Hệ thống ĐHKK phục vụ cho văn phòng, cửa hàng và dịch vụ công cộng, trong khi hệ thống thông gió được lắp đặt ở tầng hầm, nhà vệ sinh, bếp và phòng kỹ thuật Đối với văn phòng, hệ thống máy lạnh trung tâm sẽ được điều khiển nhiệt độ qua cảm biến, trong khi máy lạnh dạng hai mảnh được sử dụng cho các phòng riêng biệt như phòng bảo vệ và khu căn hộ, với điều khiển từ xa hoặc có dây.
- Thiết bị xử lý không khí : dàn nóng, dàn lạnh, lọc bụi, tiêu âm nhằm mục đích thay đổi trạng thái thông số của không khí.
Thiết bị vận chuyển và phân phối không khí bao gồm quạt gió lạnh, miệng thổi, miệng hút và đường ống gió, có nhiệm vụ đưa không khí đã được xử lý đến các khu vực cần thiết.
- Thiết bị năng lương : Máy nén, thiết bị ngưng tụ, thiết bị tiết lưu, quạt gió nóng làm nhiệm vụ cấp lạnh, cấp nước.
Thiết bị đo lường và điều khiển tự động có chức năng hiển thị các thông số trạng thái của không khí, đồng thời tự động duy trì các thông số này để đảm bảo môi trường hoạt động ổn định.
Tầm quan trọng của điều hòa không khí
Trong xã hội hiện đại ngày nay, với sự phát triển của máy móc và công nghệ tiên tiến, điều hòa không khí ngày càng trở nên quan trọng đối với đời sống, sinh hoạt và sản xuất của con người.
1.2.1 Trong đời sống sinh hoạt.
Nhiệt độ toàn cầu đang tăng cao, khiến điều hòa không khí trở thành thiết bị thiết yếu trong cuộc sống, mang lại sự thoải mái trong những ngày hè oi ả Điều hòa không khí hoạt động bằng cách điều chỉnh nhiệt độ không khí, tạo ra môi trường dễ chịu và cải thiện chất lượng không khí trong nhà Những yếu tố quan trọng liên quan đến hiệu suất của điều hòa bao gồm nhiệt độ, độ ẩm tương đối, tốc độ lưu chuyển không khí, nồng độ bụi, khí CO2 và độ ồn.
Nhiệt độ là yếu tố quan trọng ảnh hưởng đến cảm giác nóng lạnh của con người, với thân nhiệt trung bình khoảng 37°C Khi cơ thể vận động, nhiệt lượng tỏa ra tỷ lệ thuận với cường độ vận động; càng vận động nhiều, nhiệt lượng tỏa ra càng lớn Sự mất cân bằng nhiệt có thể dẫn đến bệnh tật Khi nhiệt độ môi trường thấp hơn thân nhiệt, cơ thể sẽ truyền nhiệt ra môi trường, gây cảm giác lạnh Ngược lại, khi nhiệt độ môi trường cao hơn, khả năng thải nhiệt giảm, khiến cơ thể cảm thấy nóng Dù nhiệt độ môi trường có cao hơn 37°C, cơ thể vẫn có thể truyền nhiệt ra ngoài qua việc đổ mồ hôi.
Khi cơ thể thoát 1g mồ hôi, nó thải ra khoảng 2500J nhiệt Mức độ thoát mồ hôi tăng lên khi nhiệt độ cao và độ ẩm môi trường thấp Độ ẩm tương đối ảnh hưởng lớn đến khả năng thoát mồ hôi vào không khí, và quá trình này chỉ diễn ra khi ϕ < 100% Độ ẩm quá cao hoặc quá thấp đều không tốt cho sức khỏe con người.
Khi độ ẩm cao, khả năng thoát mồ hôi giảm sút, khiến cơ thể dễ mệt mỏi và có nguy cơ mắc cảm cúm Nghiên cứu cho thấy, trong điều kiện nhiệt độ và tốc độ gió ổn định, độ ẩm quá cao làm cho mồ hôi không thể bay hơi, dẫn đến việc mồ hôi tích tụ trên bề mặt da.
Khi độ ẩm không khí giảm xuống mức thấp, mồ hôi sẽ bay hơi nhanh chóng, dẫn đến tình trạng da khô và nứt nẻ ở chân tay Do đó, độ ẩm quá thấp không chỉ gây khó chịu mà còn ảnh hưởng xấu đến sức khỏe của cơ thể.
Do đó độ ẩm thích hợp đối với cơ thể chúng ta nằm trong khoảng tương đối rộng ϕ= 60÷ 80%. c, Tốc độ không khí
Tốc độ không khí xung quanh đóng vai trò quan trọng trong việc điều chỉnh cường độ trao đổi nhiệt và trao đổi chất của cơ thể Khi có gió, chúng ta cảm thấy mát mẻ và da khô hơn so với những nơi yên tĩnh, mặc dù độ ẩm và nhiệt độ không đổi Điều này xảy ra do tốc độ gió làm tăng cường độ trao đổi nhiệt ẩm giữa cơ thể và môi trường.
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 gió, cường độ lao động, độ ẩm và tình trạng sức khỏe của từng người.
Trong kỹ thuật thông gió và điều hòa không khí, tốc độ gió trong vùng làm việc dưới 2 mét từ sàn nhà là rất quan trọng Đây là khu vực mà người dùng thường xuyên hoạt động Khi nhiệt độ phòng thấp, cần lựa chọn tốc độ gió nhỏ để tránh mất nhiệt quá nhiều, ảnh hưởng đến sức khỏe Để đạt được tốc độ gió hợp lý, việc chọn loại miệng gió thổi phù hợp và bố trí hợp lý là điều cần thiết.
Trong chế độ điều hòa không khí, tốc độ gió trong nhà cần được duy trì ở mức hợp lý để đảm bảo sự thoải mái Độ trong sạch của không khí là một tiêu chuẩn quan trọng cần kiểm soát, đặc biệt trong các không gian như bệnh viện, cơ sở nghiên cứu, phòng chế biến thực phẩm và các xưởng sản xuất thiết bị điện tử Bụi, với kích thước nhỏ, là một yếu tố cần được quản lý để đáp ứng các tiêu chuẩn khác nhau tùy thuộc vào từng loại không gian.
Môi trường xung quanh chứa nhiều chất độc hại gây bệnh cho cơ thể như nhiễm trùng hô hấp, hen phế quản, viêm da, dị ứng và ung thư, ảnh hưởng đến chất lượng cuộc sống và công việc Đặc biệt, bụi mịn với kích thước từ 0,5 đến 10μm, còn gọi là bụi hô hấp, có thể thâm nhập sâu vào đường hô hấp và gây hại nghiêm trọng Mức độ tác hại phụ thuộc vào bản chất của bụi, nồng độ trong không khí, thời gian tiếp xúc, tình trạng sức khỏe và kích cỡ hạt bụi; hạt bụi nhỏ càng nguy hiểm hơn do khả năng tồn tại lâu trong không khí và dễ dàng xâm nhập vào cơ thể, đồng thời khó khăn hơn trong việc khử trùng so với hạt bụi lớn.
Khí CO2 là một khí không màu, và khi nồng độ của nó tăng cao, sẽ làm giảm nồng độ O2 trong không khí, gây cảm giác mệt mỏi Nồng độ CO2 quá cao có thể dẫn đến ngạt thở, kích thích thần kinh, tăng nhịp tim và các rối loạn khác Con người là nguồn chính sản xuất CO2, gây hại cho môi trường từ các hoạt động sản xuất và sinh hoạt hàng ngày.
Bảng 2.1 Mức độ ảnh hưởng của khí CO2 trong không khí
Nguồn :http://tn-engineers.com/view/Anh-huong-cua-moi-truong-khong-khi-doi-voi- con-nguoi.htm? fbclid=IwAR3ZsotebR8Ou7YBc2no2W3ESbFxRwdOHNqAqitbbQao5yEbED7tAc8Loq8
0,07 Trong ngưỡng cho phép khi có cả nhiều người trong phòng
0,10 Trong ngưỡng cho phép trong những trường hợp thông thường
0,15 Nồng độ cho phép khi tính toán thông gió
0,2-0,5 Mức tương đối nguy hiểm
4÷5 Gây ngạt thở, thiếu O2 Nếu trong môi trường này lâu sẽ gây ra nguy hiểm.
8 Nếu thở trong môi trường này kéo dài 10p thì mặt đỏ bừng và đau đầu.
≥ 18 Hết sức nguy hiểm có thể dân tới tử vong.
Bảng trên cho thấy mức độ ảnh hưởng của CO2 trong không khí, với nồng độ từ 0,2-0,5% là mức độ tương đối nguy hiểm, trong khi nồng độ nhỏ hơn hoặc bằng 0,15% được coi là an toàn Độ ồn cũng là một tiêu chuẩn quan trọng trong thiết kế hệ thống điều hòa không khí, vì nó ảnh hưởng đến con người qua nhiều yếu tố khác nhau.
Độ ồn lớn ảnh hưởng nghiêm trọng đến sức khỏe con người, đặc biệt là hệ thần kinh Nhiều nghiên cứu cho thấy, làm việc trong môi trường ồn ào trong thời gian dài có thể dẫn đến các vấn đề sức khỏe như stress, cảm giác bứt rứt và rối loạn nhịp tim.
Độ ồn trong các không gian như phòng ngủ, văn phòng làm việc và trường học cần được kiểm soát ở mức thấp để không gây ảnh hưởng đến sự tập trung và sinh hoạt của con người, đặc biệt là đối với người lớn tuổi và trẻ nhỏ.
Một số điều hòa không khí phổ biến
1.3.1 Hệ thống điều hòa không khí Water Chiller
Hệ thống điều hòa không khí làm lạnh bằng nước hoạt động bằng cách làm lạnh nước xuống khoảng 7°C, thay vì xử lý không khí trực tiếp Nước lạnh được dẫn qua các ống cách nhiệt đến các dàn trao đổi nhiệt, gọi là FCU và AHU, để xử lý nhiệt độ và độ ẩm của không khí Trong hệ thống này, nước được sử dụng làm chất tải lạnh, bao gồm các thiết bị chính như máy lạnh, FCU và AHU.
- Tháp giải nhiệt (đối với máy chiller giải nhiệt bằng nước) hoặc dàn nóng (đối với chiller giải nhiệt bằng gió).
- Bơm nước lạnh tuần hoàn.
- Bình giãn nở và cấp nước bổ sung
- Hệ thống xử lý nước.
- Các dàn lạnh FCU và AHU
Hình 2.1 Hệ thống máy lạnh Chiller giải nhiệt bằng nước
Nguồn: Hình ảnh được chụp thực tế từ thực tập a, Cụm Chiller:
Cụm máy lạnh Chiller là thiết bị then chốt trong hệ thống điều hòa không khí kiểu làm lạnh bằng nước, có chức năng làm lạnh chất lỏng, thường làm lạnh nước xuống khoảng 7°C Nước ở đây đóng vai trò là chất tải lạnh Cụm Chiller được lắp đặt hoàn chỉnh tại nhà máy chế tạo, bao gồm nhiều thiết bị quan trọng.
- Máy nén : Có rất nhiều dạng, nhưng phổ biến là loại trục vít, máy nén kín, máy nén pittông nửa kín.
Thiết bị ngưng tụ được phân loại thành bình ngưng và dàn ngưng tùy thuộc vào phương pháp giải nhiệt Khi sử dụng nước để giải nhiệt, bình ngưng sẽ được áp dụng, trong khi dàn ngưng được sử dụng khi giải nhiệt bằng gió Hệ thống giải nhiệt bằng nước còn bao gồm tháp giải nhiệt và bơm nước Tại Việt Nam, máy giải nhiệt bằng nước thường được ưa chuộng hơn do hiệu quả cao và tính ổn định.
Bình bay hơi thường sử dụng là bình bay hơi ống đồng có cánh, giúp làm lạnh nước hiệu quả Môi chất lạnh sôi bên ngoài ống, trong khi nước di chuyển bên trong ống Để ngăn ngừa hiện tượng nước đóng băng gây nổ vỡ bình, nhiệt độ bên trong bình phải được duy trì không dưới 7°C.
- Tủ điện điều khiển b, Dàn lạnh FCU
FCU (Fan Coil Unit) là thiết bị trao đổi nhiệt bao gồm ống đồng, cánh nhôm và quạt gió, nơi nước lưu thông trong ống trong khi không khí đi qua cụm ống trao đổi nhiệt để thực hiện quá trình trao đổi nhiệt ẩm Không khí sau khi được xử lý sẽ được thổi trực tiếp vào phòng hoặc qua hệ thống kênh gió Quạt trong FCU sử dụng kiểu lồng sóc với cơ chế dẫn động trực tiếp, đảm bảo hiệu suất hoạt động cao.
AHU, viết tắt của Air Handling Unit, là một dàn trao đổi nhiệt tương tự như FCU Trong AHU, nước lạnh di chuyển trong các ống trao đổi nhiệt, trong khi không khí được quạt thổi qua bên ngoài, làm lạnh và được phân phối đến các phòng qua hệ thống kênh gió Quạt trong AHU thường là quạt ly tâm dẫn động bằng đai Có hai loại AHU: loại đặt nằm ngang và loại đặt thẳng đứng, lựa chọn loại phù hợp tùy thuộc vào vị trí lắp đặt; loại đứng thích hợp cho nền, trong khi loại nằm ngang được sử dụng cho lắp đặt trên trần Bên cạnh đó, hệ thống còn bao gồm bơm nước lạnh và bơm nước giải nhiệt.
Bơm nước lạnh và nước giải nhiệt được lựa chọn dựa vào công suất và cột áp e, Các hệ thống thiết bị khác
Bình giản nỡ và cấp nước bổ sung có chức năng điều chỉnh sự thay đổi nhiệt độ nước và cung cấp nước khi cần thiết, với yêu cầu nước bổ sung phải được xử lý cơ khí cẩn thận Hệ thống đường ống nước lạnh, được làm bằng thép bọc cách nhiệt, vận chuyển nước lạnh từ bình bay hơi đến các FCU và AHU Vật liệu cách nhiệt thường là mút, styrofoam hoặc polyurethane, trong khi hệ thống đường ống giải nhiệt sử dụng thép tráng kẽm Hệ thống xử lý nước f và đặc điểm của hệ thống điều hòa làm lạnh bằng nước mang lại nhiều ưu điểm đáng kể.
- Công suất dao động lớn : Từ 5Ton lên đến hàng ngàn Ton
- Hệ thống ống nước lạnh gọn nhẹ, cho phép lắp đặt trong các tòa nhà cao tầng, công sở nơi không gian lắp đặt ống nhỏ
- Hệ thống hoạt động ổn định, bền và tuổi thọ cao.
Hệ thống này được thiết kế với nhiều cấp giảm tải, cho phép điều chỉnh công suất phù hợp với phụ tải bên ngoài, từ đó tiết kiệm điện năng trong trường hợp non tải Mỗi máy thường có từ 3 đến 5 cấp giảm tải, và đối với các hệ thống lớn, việc sử dụng nhiều cụm máy dẫn đến tổng số cấp giảm tải cao hơn đáng kể.
- Thích hợp với các công trình lớn hoặc rất lớn.
- Phải có phòng máy riêng.
- Phải có người chuyên trách phục vụ.
- Vận hành, sửa chữa và bảo dưỡng tương đối phức tạp.
Tiêu thụ điện năng cao cho đơn vị công suất lạnh, đặc biệt trong điều kiện tải non, là một yếu tố quan trọng cần xem xét Ứng dụng của công nghệ này rất đa dạng, bao gồm lắp đặt cho nhà máy, nhà xưởng, khu công nghiệp, tòa nhà và trung tâm thương mại.
1.3.2 Hệ thống điều hòa không khí multi Điều hòa Multi là bước cải tiến của dòng điều hòa thông thường, là một biến thể kết hợp giữa điều hòa trung tâm và điều hòa treo tường Theo đó, điều hòa Multi gồm 1 dàn nóng làm nhiệm vụ cấp lạnh cho cùng lúc nhiều dàn lạnh Số lượng từ 2 - 5 dàn lạnh,nhưng không thể quá nhiều và công suất quá cao như điều hòa trung tâm Nhờ vậy, điều hòa này giúp tiết kiệm diện tích lắp đặt và tận dụng khả năng tập trung làm mát phòng ưu tiên nhờ sử dụng hệ số làm lạnh không đồng thời.
Hình 1.2 Máy điều hòa không khí kiểu Multi
Nguồn: Internet a, Ưu điểm của dòng điều hòa Multi
Điều hòa Multi giúp tiết kiệm đến 30% điện năng nhờ vào khả năng phân bổ công suất làm mát không đồng thời Ban đêm, khi không sử dụng điều hòa ở phòng khách, dàn nóng sẽ tập trung làm lạnh cho phòng ngủ, mang lại cảm giác mát mẻ nhanh chóng và sâu hơn Ngược lại, khi mọi người ở phòng sinh hoạt chung, hệ thống sẽ điều chỉnh công suất để làm mát phòng này hiệu quả hơn.
Hệ thống điều hòa Multi không chỉ sở hữu công nghệ Inverter giúp tiết kiệm 40-50% điện năng tiêu thụ, mà còn tích hợp các tính năng mới như chức năng Ion và khả năng lọc không khí, bụi bẩn.
Điều hòa Multi mang lại tính linh hoạt cao trong việc lắp đặt, cho phép kết nối đa dạng các dàn lạnh như treo tường, áp trần, âm trần hay âm trần nối ống gió Khách hàng có thể bắt đầu với dàn lạnh thông thường nếu ngân sách hạn chế và dễ dàng nâng cấp lên các loại dàn lạnh khác như cassette âm trần hay đặt sàn mà không cần thay đổi cục nóng bên ngoài, giúp tiết kiệm chi phí Tuy nhiên, máy điều hòa Multi cũng có những nhược điểm cần được xem xét.
Trên thị trường điều hòa multi, sự lựa chọn khá hạn chế, chủ yếu tập trung vào thương hiệu Daikin, nổi bật với chất lượng tốt Mặc dù Daikin là một lựa chọn ưu việt, nhưng những người không muốn sử dụng thương hiệu này sẽ gặp khó khăn trong việc tìm kiếm các dòng điều hòa multi từ các thương hiệu khác.
Mặc dù hệ thống điều hòa multi có thể tiết kiệm chi phí hơn so với việc mua nhiều máy điều hòa treo tường riêng biệt, nhưng giá thành đầu tư ban đầu vẫn cao, với cục nóng có giá trên 30 triệu đồng, chưa kể đến chi phí cho các dàn lạnh lắp đặt ở từng phòng Do đó, đối với một số gia đình chưa đủ khả năng tài chính để lắp đặt điều hòa cho tất cả các phòng, việc lựa chọn hệ thống điều hòa multi có thể không phải là giải pháp hợp lý.
Tuy vậy, đối với những người có điều kiện thì rõ ràng máy điều hòa multi là sự lựa chọn tuyệt vời cho gia đình bạn.
1.3.3 Máy điều hòa không khí VRV
Phạm vi đề tài
Trong vòng 3 tháng đồ án tốt nghiệp sẽ hoàn thành những nhiệm vụ sau:
- Tính toán hệ thống điều hòa không khí:Tính toán tải lạnh cho các khu vực từ tầng
1 đến tầng 4, bao gồm cả tầng kỹ thuật.
Để thành lập sơ đồ điều hòa không khí phù hợp với dự án, cần kiểm tra các điều kiện tiêu chuẩn vệ sinh và xác định lưu lượng không khí cần thiết.
- Kiểm tra và tính chọn các thiết bị chính: Chọn Chiller, tháp giải nhiệt, AHU,…
- Tính toán thêm thông gió khu vực vệ sinh từ tầng 1 đến tầng 4.
- Triển khai bản vẽ bằng revit và bốc khối lượng.
THÔNG SỐ TÍNH TOÁN VÀ KIỂM TRA
Qui mô dự án Remax Plaza (Goldland Bình Tây Plaza)
Tên dự án: Trung tâm thương mại dịch vụ và căn hộ Remax Plaza
Chủ đầu tư: Công ty TNHH SaiGon Remax
Nhà thầu xây dựng: Pacific Trường Thành
Vị trí dự án: 116-118 Bãi Sậy, phường 1, quận 6, Tp.Hồ Chí Minh
Remax Plaza là dự án bất động sản cao cấp với diện tích 3,813m², bao gồm tòa tháp 28 tầng và 2 tầng hầm, tổng diện tích sàn lên đến 38,638.7m² Dự án mang đến nhiều tiện ích thiết thực cho cư dân, từ nơi an cư lạc nghiệp đến kết nối giao thương, và từ không gian nghỉ ngơi thư giãn đến khu vực mua sắm Tọa lạc tại mặt tiền số 117 - 118, Remax Plaza hứa hẹn là lựa chọn lý tưởng cho cuộc sống hiện đại.
119 Bãi Sậy, góc ngã tư với Phạm Đình Hổ, Phường 1, Quận 6, tp.Hồ Chí Minh.
Hình 2.1 Công trình Remax Plaza
Nguồn : https://cafeland.vn/du-an/khu-can-ho-remax-plaza-1459.html
Khu căn hộ Goldland Plaza có 2 phần chính:
- Khối đế : Gồm 2 tầng hầm, trung tâm thương mại gồm từ tầng 1 đến tầng 3.
Tháp khu căn hộ cao cấp bao gồm 25 tầng, với trọng tâm của đồ án là kiểm tra hệ thống điều hòa không khí tại khu vực khối đế của dự án.
Chỉ tiêu lựa chọn thiết bị
Dựa trên vị trí và quy mô của dự án, nhà thầu thiết kế sẽ lựa chọn các thiết bị cho công trình, đảm bảo đáp ứng đầy đủ các yêu cầu đã đề ra.
- Thoả mãn các yêu cầu kỹ thuật của dự án.
- Việc vận hành đơn giản, thuận tiện.
- Thiết bị bền, hoạt động an toàn, độ ổn định cao.
- Thuận tiện cho việc bảo trì, bảo dưỡng và sửa chữa.
- Tiêu hao năng lượng ít.
- Đảm bảo tiêu chuẩn an toàn vệ sinh môi trường.
- Phụ tùng, thiết bị thay thế dễ tìm và có sẵn tại thị trường Việt Nam.
- Hãng điều hoà có uy tín trên thị trường về chất lượng, giá cả.
- Đã được sử dụng nhiều trong các công trình có tính chất tương tự.
2.3 Lựa chọn giải pháp thông gió làm mát Để đảm bảo cho dự án hoạt động tốt, tạo không gian thoải mái, thông thoáng và an toàn cho cán bộ và người dân đến với trung tâm, cần thiết phải trang bị một hệ thống điều hòa không khí và thông gió Hệ thống điều hòa không khí và thông gió này nhằm đảm bảo:
Đảm bảo các thông số về nhiệt độ, độ ẩm và độ sạch của không khí tại công trình phải tuân thủ tiêu chuẩn kỹ thuật, đồng thời mang lại sự thoải mái cho người sử dụng.
- Đảm bảo chất lượng không khí trong công trình theo tiêu chuẩn Việt Nam.
- Đảm bảo an toàn về phòng cháy và chữa cháy.
- Tổ chức thông thoáng hút thải không khí bẩn từ các kho và các khu WC.
Các thông số thiết kế
Bảng 2.1 Thống kê chi tiết các khu vực
Tầng Khu vực Diện tích
Tầng 1 Cửa hàng thương mại
Tầng Khu vực Diện tích
Tầng 2 Cửa hàng thương mại
Tầng 3 Cửa hàng thương mại
Nhiệt độ bầu khô tại mùa hè : 33,9°C
Nhiệt độ bầu ướt tại mùa hè: 26,1°C Độ ẩm RH : 57,8%
Trong đồ án này, chúng tôi sẽ thu thập thông tin liên quan đến nhiệt độ, mật độ người, mật độ đèn và lưu lượng gió dựa trên bản thiết kế đã được tính toán và kiểm tra.
TÍNH TOÁN TẢI LẠNH
Nhiệt hiện bức xạ qua kính Q 11
Nhiệt hiện bức xạ qua kính Q 11
Q 11 = ŋ t Q’ 11 ŋ t – hệ số tác dụng tức thời (Tra bảng 4,6÷4,7 [TL1/tr156])
Q’ 11 = F.R T Ɛ c Ɛ đs Ɛ mm Ɛ kh Ɛ m Ɛ r (W) Q’ 11 – lượng nhiệt bức xạ tức thời lớn nhất qua kính vào phòng
F – diện tích bề mặt của cửa sổ (m 2 )
R T là nhiệt bức xạ tức thời qua kính cửa vào phòng, hoạt động từ 6 giờ sáng đến 4 giờ chiều trong các giờ có nắng Để tính toán, ta chọn R T = R Tmax Hệ số Ɛ c phản ánh ảnh hưởng của độ cao so với mặt nước biển, nhưng do ảnh hưởng này nhỏ, ta chọn Ɛ c = 1.
Do độ cao của TP Hồ Chí Minh thấp so với mực nước biển, hệ số này phản ánh sự chênh lệch giữa nhiệt độ đọng sương của không khí quan sát và nhiệt độ đọng sương tại mặt nước biển.
20°C, xác định theo công thức : t s: Nhiệt độ đọng sương của không khí ngoài trời (°C)
Với t N 3,9°C và φ N W,8%, tra độ thị t-d ta được t s = 23,6°C
Hệ số Ɛ mm là 0,953, được sử dụng để tính toán ảnh hưởng của mây mù, với trường hợp lớn nhất là khi trời không có mây mù, Ɛ mm = 1 Hệ số Ɛ kh thể hiện ảnh hưởng của khung cửa kính, và do khung cửa được làm bằng kim loại, nên chọn Ɛ kh cho tính toán.
Hệ số ảnh hưởng của kính (Ɛ m) được xác định là 1,17, theo bảng 4.3 trong tài liệu [1], với loại kính cơ bản Ɛ m = 1 Hệ số mặt trời (Ɛ r) cũng được xem xét, trong đó ảnh hưởng của kính cơ bản khi không có màn che bên trong được chọn là Ɛ r = 1, theo bảng 4.4 trong tài liệu [1], do Remax Plaza không có màn che.
Remax Plaza tọa lạc tại vị trí 10°44’53 vĩ độ Bắc, với nhiệt độ trung bình cao nhất tại TP Hồ Chí Minh đạt 33,9°C vào tháng 4.
Bảng 3.1 Nhiệt bức xạ mặt trời qua kính vào phòng R (W/m 2 )
Bắc 50 Đông Bắc 410 Đông 514 Đông Nam 296
Hệ số tác dụng tức thời nt n t =f(g s ) g s =
G’ là khối lượng của tường tiếp xúc với bức xạ mặt trời và sàn nằm trên mặt đất, chỉ áp dụng cho tường của tầng trệt Khối lượng này được tính bằng đơn vị kilogram (kg).
G” – Khối lượng tường có mặt ngoài tiếp xúc với bức xạ mặt trời và của sàn không nằm trên mặt đất ( kg)
Tra theo bảng 4.11 tài liệu [1], trang 166
- Khối lượng 1m 2 tường ( dày 0,2m): 1300.0,2&0 kg/m 2
- Khối lượng 1m 2 sàn bê tông (dày 0,3m) : 2400.0,3r0 kg/m 2
- Hệ thống điều hòa không khí hoạt động theo giờ quy định là 8h/ngày, mà ta có g s >700 kg/m 2 sàn.
- Trị số bảng ŋ t bảng 4.6, tài liệu [1] ta thống kê được như sau.
Bảng 3.2 Hệ số tác dụng tức thời qua kính vào phòng
Bắc 50 0,88 Đông Bắc 410 0,58 Đông 514 0,62 Đông Nam 296 0,64
Ví dụ tính cho khu vực Phòng sinh hoạt tại tầng 1:
Nhiệt hiện bức xạ qua kính Q 11 = n t Q’ 11
Khu vực cửa hàng thương mại có 1 hướng kính là hướng Đông Bắc với 2 cửa kính nên ta có ŋ t = 0,58 (theo bảng 3.2)
Lượng nhiệt bức xạ tức thời lớn nhất qua kính vào khu Phòng sinh hoạt tầng 1:
F - Diện tích bề mặt kính cửa kính (2 cửa kính) : 2.3,9.1,8,04 m 2
Nhiệt bức xạ tức thời qua cửa kính được xác định là RT = RTmax = 410 W/m² (theo bảng 3.1) Hệ số Ɛ c thể hiện ảnh hưởng của độ cao so với mặt nước biển có giá trị Ɛ c = 1 Hệ số Ɛ đs là 0,953, trong khi hệ số Ɛ mm tính đến ảnh hưởng của mây mù được lấy ở trường hợp lớn nhất khi trời không có mây, với Ɛ mm = 1 Cuối cùng, hệ số Ɛ kh phản ánh ảnh hưởng của khung cửa kính, và do khung cửa là kim loại, nên lựa chọn Ɛ kh tương ứng.
Hệ số ảnh hưởng của kính (Ɛ m) được xác định là 1,17, dựa trên bảng 4.3 trong tài liệu [1], với loại kính cơ bản có Ɛ m = 1 Hệ số mặt trời (Ɛ r) cũng được xem xét, trong đó ảnh hưởng của kính cơ bản được tính đến khi không có màn che bên trong Theo bảng 4.4 trong tài liệu [1], Ɛ r được chọn là 1 vì tòa nhà Remax Plaza không trang bị màn che.
Thay vào công thức ta được
Tương tự ta tính cho các khu vực khác
Bảng 3.3 Tính toán nhiệt hiện bức xạ qua kính cho các khu vực
Hệ số tác dụng tức thời nt
Tầng Khu vực Diện tích mặt kính (m 2 )
Hệ số tác dụng tức thời nt
Nhiệt hiện truyền qua mái bằng bức xạ và ∆t: Q 21
Nhiệt hiện truyền qua mái Q 21 :
F – diện tích mái (m 2 ) k – hệ số truyền nhiệt, (W/m 2 K) ; tra bảng 4.15 tài liệu [1]
∆t =t N – t T , hiệu nhiệt độ bên ngoài và bên trong Xảy ra trường hợp:
- Phía trên mái là phòng không điều hòa, ∆t = 0,5.( t N – t T )
- Phía trên là khu vực điều hòa ∆t = 0
Theo cấu trúc tòa nhà và điều kiện tính toán, chỉ có trần tầng 3 tiếp xúc với khu vực tầng kỹ thuật Tại một số vị trí không có không gian điều hòa, chênh lệch nhiệt độ được tính toán là ∆t = 0,5.(t N - t T) = 0,5.(33,9 – 25) = 4,45.
Còn các khu vực khác có trần tiếp xúc với khu vực điều hòa nên Q 21 = 0.
Ví dụ tính cho khu vực cửa hàng thương mại tầng 3
Khu vực thương mại tầng 3 có cao độ 8,6m và trần tiếp xúc với khu không có điều hòa Theo bảng 4.15 [TL1/tr170], hệ số truyền nhiệt được xác định là k=2,15 W/m² K Sàn bê tông dày 300mm có lớp vữa 25mm và được lát gạch vinyl 3mm ở phía trên.
Diện tích mặt sàn là F = 1564m 2
Tầng 1, tầng 2 và tầng 4 trở lên đều có mái tiếp xúc với không gian có điều hòa nên nhiệt hiện bức xạ qua mái bằng 0.
Nhiệt hiện truyền qua vách Q 22
Nhiệt truyền qua vách được xác định theo công thức
Q 2i - Nhiệt truyền qua tường cửa ra vào (gỗ, nhôm) và cửa kính,… (W) k i - hệ số truyền nhiệt (W/m 2 K)
F i – diện tích tường, cửa, kính tưởng đương,( m 2 )
∆t : Chênh lệch nhiệt độ giữa bên ngoài và trong không gian điều hòa, ( °C)
3.3.1 Tính nhiệt truyền qua tường Q 22t
Nhiệt truyền qua tường tính theo biểu thức sau:
Khi tường tiếp xúc với không khí bên ngoài
Hệ số truyền nhiệt của tường (k t) được tính bằng công thức k t = (W/m²K) α N + α T, trong đó α N là hệ số tỏa nhiệt phía ngoài khi tường tiếp xúc với không khí bên ngoài và α T là hệ số tỏa nhiệt phía trong nhà Đối với lớp vữa xi măng, bề dày δ v là 0,01 m (10mm) và hệ số dẫn nhiệt λ v là 0,93 W/mK Lớp gạch nhiều lỗ có bề dày δ g là 0,18 m (180mm) và hệ số dẫn nhiệt λ g là 0,81 W/mK Cuối cùng, hệ số truyền nhiệt tổng cộng k t được xác định là 2,54 (W/m²K).
Ví dụ tính cho cửa hàng thương mại
Diện tích tường của khu thương mại là F = 542,34.2,54.(33,9-25)= 12,26kW
3.3.2 Nhiệt truyền qua cửa ra vào Q 22c
Do cửa ra vào các văn phòng thông với hành lang cũng được điều hòa nên lượng nhiệt này bằng không.Vậy Q 22c =0
3.3.3 Nhiệt truyền qua cửa sổ Q 22k
Tường không lắp cửa sổ nên Q 22k = 0 Tương tự ta tính cho các khu vực khác
Bảng 3.4 Tính toán nhiệt hiện bức xạ qua vách cho các khu vực
Tầng Khu vực Diện tích mặt tường
Tầng 1 Cửa hàng thương mại
Tầng 2 Cửa hàng thương mại
Tầng Khu vực Diện tích k Q (kW) mặt tường
Tầng 3 Cửa hàng thương mại
Nhiệt hiện truyền qua nền Q 23
Nhiệt truyền qua nền cũng được tính theo biểu thức:
Q 23 = k.F.∆t (W) k – hệ số truyền nhiệt qua nền (W/m 2 K)
∆t – hiệu nhiệt độ bên ngoài và bên trong
Tại dự án này, có mặt bằng tầng 1 là có nền bên dưới là khu không điều hòa nên ∆t
=0,5(t N –t T ) Còn các khu còn lại đêu giữa 2 phòng điều hòa nên ∆t= 0
Ví dụ tính cho cửa hàng thương mại tầng 1 : với nền đặt trên tầng hầm
Thống kê số liệu các tầng ta được bảng 3.5
Bảng 3.5.Tính toán nhiệt hiện bức xạ qua nền cho các khu vực
Tầng Khu vực Diện tích
Tầng 1 Cửa hàng 751.2 7,19 thương mại
Tầng Khu vực Diện tích
Tầng 2 Cửa hàng thương mại
Tầng 3 Cửa hàng thương mại
Nhiệt hiện tỏa do đèn chiếu sáng Q 31
Do trung tâm sử dụng đèn LED, nên được tính theo công thức
Hệ số tác dụng tức thời của đèn chiếu sáng, ký hiệu là n t, được xác định từ bảng 4.8 [tl1/tr158] Đối với trung tâm thương mại có tải trọng sàn g s >700 kg/m² và thời gian sử dụng đèn là 10 tiếng, n t được tính là 0,87 Hệ số tác động đồng thời n đ được chọn là 1 cho các công trình thương mại.
N i – tổng công suất ghi trên thiết bị
Ta chọn tổng công suất trên thiết bị theo tiêu chuẩn của [TL1] là 12 W/m 2 sàn
Ví dụ tính cho cửa hàng thương mại trên tầng 1 :
Tương tự ta tính cho các khu vực khác.
Bảng 3.6 Tính toán nhiệt hiện bức xạ đèn chiếu sáng cho các khu vực
Tầng Khu vực Diện tích
Công suất thiết bị trung bình
Tầng 1 Cửa hàng thương mại
Tầng 2 Cửa hàng thương mại
Tầng 3 Cửa hàng thương mại
Nhiệt hiện tỏa do máy móc Q 32
Nhiệt hiện tỏa ra do máy móc được tính theo công thức:
Trong đó N i – là công suất điện ghi trên dụng cụ (W)
Bảng 3.7 Công suất các thiết bị thông dùng trong cửa hàng
Thiết bị Máy tính Máy in Tivi Thiết bị khác
Ví dụ tính cho khu vực tầng 1 cửa hàng thương mại
Cửa hàng thương mại có diện tích 751,2 m 2 gồm 5 máy tính,3 máy in, 4 tivi và 8 thiết bị khác
Tương tự ta tính cho các khu vực khác
Bảng 3.8 Tính toán nhiệt hiện do máy móc tỏa ra cho các khu vực
Tầng Khu vực Diện tích (m 2 ) Thiết bị (Cái) Q32 (kW)
Máy in: 3 Tivi: 4 Thiết bị khác: 8
Phòng sinh hoạt 49 Máy tính : 2
Máy in: 0 Tivi: 2 Thiết bị khác: 3
Ban quản lý L1-03 36,7 Máy tính : 2
Máy in: 1 Tivi: 1 Thiết bị khác: 3
Sảnh căn hộ 42,1 Máy tính : 0
Máy in: 0 Tivi: 1 Thiết bị khác: 3
Máy in: 0 Tivi: 2 Thiết bị khác: 4
Tầng 2 Cửa hàng thương mại
Máy in: 5 Tivi:8 Thiết bị khác:15
Tầng 3 Cửa hàng thương mại
Máy in: 5 Tivi: 8 Thiết bị khác: 15
Máy in: 1 Tivi:1 Thiết bị khác: 6
Máy in: 1 Tivi:3 Thiết bị khác: 8
Tầng 4 Căn hộ 1026,4 Máy tính : 10
Máy in: 3 Tivi: 12 Thiết bị khác: 20
Nhiệt hiện và ẩn do người tỏa Q 4
3.7.1 Nhiệt hiện do người tỏa Q 4h
Nhiệt hiện do người tỏa vào phòng chủ yếu bằng đối lưu và bức xạ được xác định theo biểu thức
Công thức tính công suất chiếu sáng Q 4h = n đ n t n.q h (W) được áp dụng cho trung tâm thương mại với g s > 700 kg/m² sàn, trong đó n t – hệ số tác dụng tức thời của đèn chiếu sáng, được lấy từ bảng 4.8 [TL1/tr158] Với thời gian sử dụng đèn là 10 tiếng, ta có n t = 0,87 n đ - hệ số tác động đồng thời, và chọn n đ = 1 cho công trình thương mại Thêm vào đó, n là số người ở trong phòng điều hòa, và q h là nhiệt hiện tỏa ra từ một người, được xác định theo bảng 4.18 [TL1/tr175] với giá trị q h e W.
25 °C ở khu vực các loại cửa hàng.
Bảng 3.9 Số liệu mật độ m 2 / người theo thiết kế [TL1/tr175]
Văn phòng Cửa hàng Nhà hàng Vũ trường
Ví dụ tính toán cho khu vực cửa hàng thương mại tầng 1
Tương tự tính cho các khu vực khác.
Bảng 3.10 Tính toán nhiệt hiện từ người tỏa ra cho các khu vực
Tầng Khu vực Số người trung bình
Tầng 1 Cửa hàng thương mại
Tầng 2 Cửa hàng thương mại
Tầng 3 Cửa hàng thương mại
3.7.2 Nhiệt ẩn do người tỏa Q 4a
Nhiệt ẩn do người tỏa ra được tính theo công thức:
Q 4a = n.q a (W) n – số người ở trong khu vực điều hòa qa – nhiệt ẩn tỏa ra từ 1 người Theo bảng 4.18 [TL1/tr175] ta nội suy q a = 65W tại
25 °C ở khu vực các loại cửa hàng.
Ví dụ tính toán cho khu vực cửa hàng thương mại tầng 1
Tổng nhiệt hiện và nhiệt ẩn cho khu vực cửa hàng thương mại tầng 1:
Tương tự ta tính cho các khu vực khác
Bảng 3.11 Tính toán nhiệt ẩn từ người cho các khu vực
Tầng Khu vực Số người trung bình
Tầng 1 Cửa hàng thương mại
Tầng 2 Cửa hàng thương mại
Tầng Khu vực Số người trung bình
Tầng 3 Cửa hàng 670 37,89 43,55 81,44 thương mại Tầng
Nhiệt hiện và ẩn do gió tươi mang vào Q N
Để đảm bảo cung cấp đủ oxy cho người ở trong phòng, hệ thống điều hòa không khí cần phải được cấp một lượng gió tươi Nhiệt độ hiện tại và ẩn của gió tươi được xác định theo một công thức nhất định.
Công thức tính lượng không khí tươi cần thiết cho khu vực điều hòa được xác định bởi Q aN = 3.n.l.(d N –d T ) (W) d N, với d N và d T là ẩm dung (g/kg), n là số người trong khu vực Lượng không khí tươi cần cho mỗi người là l = 7,5 l/s, được lấy theo tiêu chuẩn bảng 4.19 trong tài liệu tham khảo [TL1/tr176].
Ví dụ tính cho khu vực cửa hàng thương mại tầng 1:
Tương tự ta tính cho các khu vực khác
Bảng 3.12 Tính toán nhiệt hiện và ẩn do gió tươi cho các khu vực
Tầng Khu vực Số người trung bình
QhN (kW) QaN (kW) QN (kW)
Tầng 1 Cửa hàng thương mại
Tầng 2 Cửa hàng thương mại
Tầng Khu vực Số người trung bình
QhN (kW) QaN (kW) QN (kW)
Tầng 3 Cửa hàng thương mại
Nhiệt hiện và ẩn do gió lọt vào Q 5h và Q 5a
Trung tâm thương mại được thiết kế khối kín để kiểm soát lượng gió tươi và tiết kiệm năng lượng, nhưng vẫn có gió bên ngoài lọt vào qua cửa sổ và cửa ra vào Vì vậy, cần tính toán thêm nhiệt hiện và ẩn do gió lọt để đảm bảo hiệu suất làm lạnh.
Q 5a = 0,84.ξ.V.(d N – d T ) +Q abs (W) V- Thể tích phòng (m 3 ) ξ- Hệ số kinh nghiệm
Vì đây là trung tâm thương mại nên số người ra vào cửa nhiều nên ta phải thêm nhiệt lượng bổ sung.
Ví dụ tính cho khu vực cửa hàng thương mại tầng 1:
Tương tự ta tính cho các khu vực khác
Bảng 3.13 Tính toán nhiệt hiện và ẩn do gió lọt vào
Tầng Khu vực Thể tích
Nhiệt hiện do gió lọt vào Q 5h
Nhiệt ẩn do gió lọt vào
Tổng lượng nhiệt do gió lọt vào
Tầng 1 Cửa hàng thương mại
Tầng Khu vực Thể tích
Nhiệt hiện do gió lọt vào Q 5h
Nhiệt ẩn do gió lọt vào
Tổng lượng nhiệt do gió lọt vào
Tầng 2 Cửa hàng thương mại
Tầng 3 Cửa hàng thương mại
Nhiệt tổn thất do các nguồn khác Q 6
Ngoài các nguồn nhiệt đã nêu trên còn các nguồn nhiệt khác ảnh hưởng tới phụ tải lạnh như:
- Nhiệt hiện và ẩn tỏa ra từ các thiết bị trao đổi nhiệt, các ống dẫn nước nóng và lạnh đi qua phòng điều hòa
- Nhiệt tỏa từ quạt và nhiệt tổn thất qua đường ống gió làm cho không khí lạnh bên trong nóng lên,…
Tuy nhiên, các tổn thất nhiệt trong các trường hợp trên là nhỏ nên ta có thể bỏ qua nên Q 6
Thống kê toàn bộ lượng nhiệt cho các tầng tại Phụ lục 2
Tính toán ẩm thừa
Ẩm thừa được xác định theo công thức
W 1 – Lượng ẩm thừa do người tạo ra, (kg/s)
W 2 – Lượng ẩm thừa bay hơi từ bán thành phẩm (kg/s)
W 3 – Lượng ẩm thừa bay hơi đoạn nhiệt từ sàn (kg/s)
W 4 – Lượng ẩm bay hơi từ thiết bị (kg/s)
Khi nhiệt độ trong phòng điều hòa thấp hơn nhiệt độ bên ngoài, không chỉ có dòng nhiệt mà còn có dòng ẩm thẩm thấu qua các kết cấu bao che vào trong phòng, tuy nhiên, mức độ ẩm này thường được xem là không đáng kể.
3.11.1 Lượng ẩm do người tỏa W 1
Lượng ẩm do người tỏa ra được tính theo công thức
W 1 =n.q n (kg/s) n – số người trong phòng điều hòa q n - lượng ẩm mỗi người tỏa ra tỏng một đơn vị thời gian, kg/s
Tra bảng 3.5 tài liệu [1], ở nhiệt độ môi trường 25°C tại trạng thái lao động nhẹ ta có lượng ẩm do người tỏa ra q n = 115 g/h = 3,19.10 -5 kg/s
Ví dụ tính cho cửa hàng thương mại tầng 1
Cửa hàng thương mại tầng 1 với số người 376 người Ta có:
3.11.2 Lượng ẩm bay hơi từ bán thành phẩm W 2
Do các phòng đều là phòng làm việc và dịch vụ, thành phẩm ẩm thừa không có nên
3.11.3 Lượng ẩm bay hơi đoạn nhiệt từ sàn W 3
Bên dưới là tầng có điều hòa đồng thời lót gạch nên lượng ẩm bay hơi từ sàn có thể bỏ qua.W 3 =0
3.11.4 Lượng ẩm bay hơi từ thiết bị
Các thiết bị là các thiết bị điện nên không có hơi ẩm Do đó W 4 =0
Thống kê ẩm thừa của các khu vực
Bảng 3.13 Ẩm thừa các khu vực
Tầng Khu vực Số người trung bình (người)
Tầng 1 Cửa hàng thương mại
Tầng Khu vực Số người trung bình (người)
Tầng 2 Cửa hàng thương mại
Tầng 3 Cửa hàng thương mại
Hiện tượng đọng sương xuất hiện khi nhiệt độ bề mặt vách tường thấp hơn nhiệt độ đọng sương của không khí, gây ra tình trạng tổn thất nhiệt và tạo điều kiện cho nấm mốc, ẩm ướt trong phòng Để ngăn ngừa hiện tượng này, việc kiểm tra tình trạng đọng sương trên các vách tường là rất cần thiết.
Để ngăn ngừa hiện tượng đọng sương trong nhà, cần kiểm tra độ ẩm và nhiệt độ ở tất cả các phòng, vì chúng thường đồng nhất Hệ số truyền nhiệt của vách phải nhỏ hơn hệ số truyền nhiệt cực đại để đảm bảo không xảy ra đọng sương.
Trong quá trình phân tích hiện tượng đọng sương, chúng ta cần kiểm tra bề mặt trong của vách trong mùa lạnh, nơi tiếp xúc với không khí bên trong điều hòa, và bề mặt ngoài của vách trong mùa nóng, tiếp xúc với không khí bên ngoài.
Giá trị k max được xác định:
Hay K max = α N α N W/m².°C khi bề mặt tiếp xúc với không khí ngoài trời có nhiệt độ t N, trong khi t T là nhiệt độ tính toán của không khí trong nhà Nhiệt độ đọng sương trên bề mặt ngoài là t s N, tương ứng với thông số không khí bên ngoài, có giá trị khoảng t s N ≈ 57°C.
So sánh với k max ta thấy k< k max nên kết luận không xảy ra hiện tượng đọng sương.
THÀNH LẬP SƠ ĐỒ ĐIỀU HÒA KHÔNG KHÍ
Chọn sơ đồ điều hòa không khí
Sơ đồ điều hòa không khí được xây dựng dựa trên kết quả tính toán cân bằng nhiệt ẩm, nhằm đáp ứng các yêu cầu về tiện nghi và công nghệ phù hợp với điều kiện khí hậu Việc thiết lập sơ đồ này cần dựa vào các kết quả tính toán nhiệt hiện và nhiệt ẩn của phòng Nhiệm vụ chính là xác định quá trình xử lý không khí trên ẩm đồ t-d, lựa chọn thiết bị phù hợp và kiểm tra các điều kiện như nhiệt độ đọng sương, tiêu chuẩn vệ sinh và lưu lượng không khí qua dàn lạnh.
Trong điều kiện cụ thể mà ta chọn các sơ đồ : Sơ đồ thẳng, sơ đồ điều hòa không khí một cập, lưu lượng không khí qua dàn lạnh
4.1.1 Sơ đồ thẳng a, Nguyên lý làm việc :
Sơ đồ thẳng là hệ thống không có tái tuần hoàn không khí từ gian điều hòa về thiết bị xử lý không khí, trong đó toàn bộ không khí đưa vào là không khí tươi từ bên ngoài Hình 4.1 minh họa sơ đồ nguyên lý và xử lý nhiệt ẩm không khí trên đồ thị i-d Không khí bên ngoài, với trạng thái N(t N ,ϕ N), được đưa vào buồng xử lý nhiệt ẩm qua cửa lấy gió có van điều chỉnh 1 Tại đây, không khí được xử lý theo chương trình định sẵn đến trạng thái O nhất định và sau đó được quạt 3 vận chuyển qua ống gió 4 vào phòng 6 qua các miệng thổi 5 Tại miệng thổi 5, không khí có trạng thái V sau khi vào 7.
Hình 4.1 Sơ đồ nguyên lý và biểu diễn sự thay đồi trạng thái không khí trên đồ thị I-d
Nguồn : Giáo trình Điều hòa không khí và thông gió – PGS.TS Võ Chí Chính. b, Ưu nhược điểm của sơ đồ thẳng :
- Đơn giản, gọn nhẹ, dễ lắp đặt.
- Không tận dụng lạnh của không khí thải nên hiệu quả kinh tế thấp.
Sơ đồ thường được áp dụng trong các hệ thống có sự phát sinh chất độc, đặc biệt khi việc tuần hoàn gió không hiệu quả hoặc khi đường ống quá xa, cồng kềnh và không kinh tế Trong những tình huống này, sơ đồ thẳng là lựa chọn tối ưu.
- Khi kênh gió hồi quá lớn, việc thực hiện hồi gió quá tốn kém hoặc không thực hiện được do không gian không cho phép.
- Khi trong phòng phát sinh ra nhiều chất độc hại, việc hồi gió không có lợi.
4.1.2 Sơ đồ tuần hoàn không khí một cấp Để tận dụng nhiệt của không khí thải người ta sử dụng sơ đồ tuần hoàn 1 cấp Đó là sơ đồ có tuần hoàn gió từ gian máy điều hòa trở lại thiết bị xử lý nhiệt ẩm Hình 4.2 là hình nguyên lý hệ thống điều hòa không khí có tuần hoàn gió 1 cấp.
Hình 4.2 Sơ đồ tuần hoàn cấp 1
Nguồn: Giáo trình Điều hòa không khí và thông gió – PGS.TS Võ Chí Chính. a, Nguyên lý làm việc của hệ thống:
Không khí bên ngoài với trạng thái N(t N ,ϕ N ) và lưu lượng G N được đưa vào buồng hòa trộn 3, nơi hòa trộn với không khí hồi T(t T ,ϕ T ) với lưu lượng G T Hỗn hợp này sau đó được xử lý tại thiết bị xử lý nhiệt ẩm 4 theo chương trình định sẵn, đạt trạng thái O trước khi được quạt 5 vận chuyển vào phòng 8 qua kênh gió 6 Không khí ra khỏi miệng thổi 7 có trạng thái V, nhận nhiệt thừa Q T và ẩm thừa W T, và tự chuyển đổi sang trạng thái T(t T , ϕ T ) Một phần không khí sẽ được thải ra ngoài qua cửa thải gió 12, trong khi phần lớn sẽ được quạt hồi gió 11 hút về qua các miệng hút 9 theo kênh hồi gió 10 Sơ đồ tuần hoàn 1 cấp có những ưu nhược điểm riêng cần được xem xét kỹ lưỡng.
- Do có tận dụng nhiệt của không khí tái tuần hoàn nên năng suất lạnh và năng suất làm khô giảm so với sơ đồ thẳng
- Sơ đồ có hệ thống tái tuần hoàn không khí nên chi phí đầu tư tăng, bao gồm quạt tuần hoàn gió, kênh hồi gió và các miệng hút.
Hệ thống cần được trang bị thiết bị sấy cấp II để đảm bảo sấy nóng không khí, đặc biệt khi không khí thổi vào phòng không đáp ứng các tiêu chuẩn vệ sinh.
4.1.3 Sơ đồ tuần hoàn không khí hai cấp Để khắc phục nhược điểm của sơ đồ tuần hoàn 1 cấp do phải có thiết bị sấy cấp II để đềphòng khi trạng thái V không thỏa mãn điều kiện vệ sinh cần sấy nóng không khí, người tasử dụng sơ đồ 2 cấp có thể điều chỉnh nhiệt độ không khí thổi vào phòng mà không cần có thiết bị sấy cấp 2 Sơ đồ tuần hoàn 2 cấp có 2 dạng: Sơ đồ có điều chỉnh nhiệt độ thổi vào và sơ đồ điều chỉnh độ ẩm. a, Sơ đồ điều chỉnh nhiệt độ thổi vào 1
Sơ đồ nguyên lý và nguyên tắc hoạt động
Hệ thống điều hoà không khí 2 cấp với điều chỉnh nhiệt độ thổi vào, như thể hiện trong hình 4.3, hoạt động bằng cách hòa trộn không khí sau bộ xử lý với không khí tái tuần hoàn để nâng nhiệt độ.
Hình 4.3 Sơ đồ nguyên lý hệ thống điều hoà không khí 2 cấp Nguồn: Giáo trình Điều hòa không khí và thông gió – PGS.TS Võ Chí Chính.
Không khí bên ngoài, với lưu lượng G N và trạng thái N(t N ,ϕ N ), được lấy qua cửa gió có van điều chỉnh 1, sau đó hòa trộn với không khí hồi có lưu lượng trong buồng hòa trộn 3.
Hệ thống xử lý không khí bao gồm các giai đoạn hòa trộn và điều chỉnh độ ẩm Hỗn hợp C1 được đưa vào thiết bị xử lý nhiệt ẩm để đạt trạng thái O, sau đó hòa trộn với không khí hồi G T2 tại buồng hòa trộn 6 để đạt trạng thái C2 Không khí này được quạt 7 vận chuyển vào phòng 10, nơi nó nhận nhiệt thừa QT và ẩm thừa WT, dẫn đến sự thay đổi trạng thái về T(t T, ϕ T) Cuối cùng, một phần không khí sẽ được thải ra ngoài qua cửa thải 14, trong khi phần lớn còn lại được hồi về thiết bị xử lý không khí để tiếp tục quá trình Sơ đồ tuần hoàn 2 cấp điều chỉnh độ ẩm được áp dụng để tối ưu hóa hiệu suất.
Hình 4.4 Sơ đồ tuần hoàn 2 cấp điều chỉnh độ ẩm Nguồn: Giáo trình điều hòa không khí và thông gió – PGS.TS Võ Chí Chính.
Không khí bên ngoài với lưu lượng GN và trạng thái N(t N ,ϕ N ) được hút vào buồng 3 qua cửa gió có van điều chỉnh 1, sau đó hòa trộn với không khí hồi G T và trạng thái T(t T ,ϕ T ) để đạt trạng thái C 1 Hỗn hợp C 1 được chia thành hai dòng: một dòng với lưu lượng (G N + G T1 ) được đưa đến thiết bị xử lý không khí 4 để xử lý đến trạng thái O, rồi chuyển đến buồng 6 để hòa trộn với dòng thứ hai có lưu lượng G T2 và đạt trạng thái C 2 Không khí ở trạng thái C 2 được quạt 7 thổi qua kênh cấp gió 8 vào phòng 10 qua các miệng thổi 9 Một phần không khí được thải ra ngoài qua cửa thải gió 14, trong khi phần còn lại được hồi về để lặp lại chu trình Sơ đồ tuần hoàn 2 cấp có điều chỉnh độ ẩm có những ưu điểm và nhược điểm riêng.
Nhiệt độ và độ ẩm không khí được điều chỉnh vào phòng có thể đáp ứng các tiêu chuẩn vệ sinh và yêu cầu độ ẩm, từ đó loại bỏ nhu cầu sử dụng thiết bị sấy cấp II và các thiết bị phụ ẩm bổ sung.
Năng suất lạnh và năng suất làm khô của thiết bị xử lý giảm so với sơ đồ 1 cấp tương tự, với công suất lạnh giảm được tính bằng ∆Q O = G T2 (I C1 – I 0 (kW) Đồng thời, lưu lượng gió cũng giảm với ∆Wo.
Hệ thống cần thiết phải bổ sung một buồng hòa trộn thứ hai cùng với hệ thống trích gió đến buồng này, dẫn đến việc tăng chi phí đầu tư và vận hành.
Qua phân tích đặc điểm công trình, sơ đồ tuần hoàn không khí 1 cấp được xác định là lựa chọn tối ưu Sơ đồ này không chỉ đáp ứng các yêu cầu kỹ thuật mà còn đảm bảo tính kinh tế cho công trình Do đó, chúng tôi quyết định áp dụng sơ đồ này trong quá trình tính toán.
Tính toán sơ đồ điều hòa không khí
4.2.1 Điểm gốc G và hệ số nhiệt hiện. Điểm gốc G xác định trên ẩm đồ là điểm trạng thái ( t $ °C,φ P %)
Thang chi hệ số nhiệt hiện ( ε h ) đặt bên dưới ẩm đồ.
Hình 4.5 Điểm gốc G ( t $ °C,φ = 50%) và thang chia hệ số nhiệt hiện
Nguồn: Sách Hướng dẫn thiết kế hệ thống điều hòa không khí – Nguyễn Đức Lợi
4.2.2 Hệ số nhiệt hiện phòng RSHF (ε hf)
Hệ số nhiệt hiện phòng RSHF (εhf) là tỷ lệ giữa nhiệt hiện và tổng nhiệt hiện cùng với nhiệt ẩn trong không gian điều hòa, không bao gồm ảnh hưởng của gió tươi và gió lọt Hệ số này thể hiện quá trình tự biến đổi không khí trong phòng điều hòa V-T.
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)
Hệ số nhiệt hiện của phòng Ɛhf đóng vai trò quan trọng trong việc xác định quá trình biến đổi V-T Việc hiểu và áp dụng chính xác hệ số này giúp tối ưu hóa thiết kế hệ thống điều hòa không khí Thông tin chi tiết có thể tham khảo trong sách "Hướng dẫn thiết kế hệ thống điều hòa không khí" của tác giả Nguyễn Đức Lợi.
Ví dụ tính cho cửa hàng thương mại tầng 1
Từ kết quả tính tải nhiệt εht ta có :
- Tổng nhiệt hiện (không có gió tươi) là :
- Tổng nhiệt ẩn không có gió tươi là :
Q af = Q 4b = 24,44 kW ( Vì chỉ có người là không có nhiệt ẩn của gió tươi)
- Hệ số nhiệt hiện RSHF ( Ɛ hf ) là:
4.2.3 Hệ số nhiệt hiện tổng GSHF(ε ht ):
Hệ số nhiệt hiện tổng GSHF thể hiện độ nghiêng của tia quá trình từ điểm hòa trộn đến điểm thổi Q, đóng vai trò quan trọng trong quá trình làm lạnh và khử ẩm không khí Quá trình này diễn ra trong dàn lạnh sau khi gió tươi và gió tái tuần hoàn được hòa trộn.
Q h : Thành phần nhiệt hiện, kể cả phần nhiệt hiện do gió tươi mang vào (W)
Q a : Thành phần nhiệt ẩn, kể cả phần nhiệt ẩn do gió tươi mang vào (W)
Q t : Tổng nhiệt thừa dùng để tính năng suất lạnh Q O =Q t, (W)
Hình 4.7 Hệ số nhiệt hiển tổng GSHF (Ɛ ht ) và sự biến đổi khí trong dàn lạnh
Nguồn: Sách Hướng dẫn thiết kế hệ thống điều hòa không khí – Nguyễn Đức Lợi
Ví dụ tính cho cửa hàng thương mại tầng 1
Hệ số nhiệt hiện tổng GSHF ( Ɛ ht ) là :
4.2.4 Hệ số đi vòng Ɛ BF
Hệ số đi vòng ƐBF là tỷ lệ giữa lượng không khí đi qua dàn lạnh mà không thực hiện trao đổi nhiệt ẩm với bề mặt dàn, so với tổng lượng không khí đi qua dàn lạnh Công thức tính ƐBF được sử dụng để đánh giá hiệu quả hoạt động của hệ thống điều hòa không khí.
G H -Lưu lượng không khí qua dàn lạnh nhưng không trao đổi nhiệt ẩn với bề mặt dàn, nên vẫn còn trạng thái điểm hòa trộn H (kg/s)
G O - Lưu lượng không khí quá dàn có trao đổi nhiệt ẩm với dàn,và đạt được trạng thái O (kg/s)
G= G H + G O : Tổng lưu lượng không khí qua dàn lạnh, (kg/s)
Hệ số đi vòng ƐBF chịu ảnh hưởng từ nhiều yếu tố, trong đó bề mặt trao đổi nhiệt của dàn, cách sắp xếp bề mặt trao đổi nhiệt ẩm, số hàng ống và tốc độ khí là những yếu tố quan trọng nhất Đối tượng tính toán bao gồm văn phòng làm việc và nhà ăn, và theo bảng 4.22 trong tài liệu [1], giá trị ƐBF được xác định là 0,1.
4.2.5 Hệ số nhiệt hiệu dụng ESHF( Ɛ hef )
Hệ số hiệu nhiệt dụng ESHF là tỷ số giữa hiệu nhiệt dụng của phòng và nhệt tổng hiệu dụng của phòng được tính như sau: Ɛ hef =
Q hef : nhiệt hiện hiệu dụng của phòng (W)
Q – Nhiệt ẩn hiệu dụng của phòng.(W)
Q hN : nhiệt hiện do gió tươi mang vào (W)
Q aN : nhiệt ẩn do gió tươi mang vào (W) Ɛ BF : hệ số đi vòng
Ví dụ tính cho khu vực cửa hàng thương mại tầng 1
Q hef = Q hf + ε BF Q hN = 130,90 +0,1.30,12 = 133,91 kW
Q aef = Q af + ε BF Q aN = 24,44+0,1 55,07 = 29,95 kW
Vậy hệ số hiệu dụng ESHF là Ɛ hef =
Tương tự tính toán cho các khu vực còn lại.
4.2.6 Nhiệt độ điểm đọng sương t s
Nhiệt độ đọng sương của thiết bị được xác định khi hỗn hợp không khí tái tuần hoàn và không khí tươi được làm lạnh Điểm S, nơi đường Ɛht cắt đường π= 100%, chính là điểm đọng sương, và nhiệt độ ts tại điểm này là nhiệt độ đọng sương của thiết bị.
Thành lập sơ đồ tuần hoàn 1 cấp
Thành lập sơ đồ cho dự án Remax trên đồ thị.
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.
Hình 4.8 Sơ đồ tuần hoàn không khí 1 cấp với các hệ số nhiệt hiện, hệ số đi vòng và quan hệ qua lại với các điểm H, T, O, S.
Nguồn: Sách Hướng dẫn thiết kế hệ thống điều hòa không khí – Nguyễn Đức Lợi
T, N lần lượt là trạng thái không khí ở trong nhà và ngoài trời. Điểm H là trạng thái hòa trộn không khí tươi và không khí tuần hoàn. Điểm S điểm đọng sương không khí qua thiết bị
Xác định các điểm : T ( t T % °C, φ= 60 %), N (t N = 33,9 °C, φ= 57,8 % ) và G ( t G
$ °C, φP%) Đánh dấu trên trục SHF các giá trị vừa tìm được: ε hf = 0,84, ε ht = 0,66, ε hef = 0,82
Qua T kẻ đường song song với G - εhef cắt, φ0 % ở S (t s ,7°C, φ0 %), xác định được nhiệt độ đọng sương t s ,7
Qua S kẻ đường song song với G - εht cắt đường NT tại H, xác định được điểm hòa trộn H(t H = 26,8°C, φ= 61%)
Qua T kẻ dường song song với G - εhf cắt đường SH tại O (t o ,5 °C φ= 95%).
Khi bỏ qua tổn thất nhiệt từ quạt gió và từ đường ống gió ta có O trùng 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 là quá trình tự thay trạng thái của không khí trong phòng.
Thành lập sơ đồ cho cửa hàng thương mại trên đồ thị
Hình 4.9 minh họa việc xác định các điểm trạng thái trên ẩm đồ cho khu vực cửa hàng thương mại tầng 1 Hình ảnh này được tạo ra bằng phần mềm AutoCad, dựa trên đồ thị Psychrometric Chart của Carrier.
Lập bảng thông số trạng thái như sau
Bảng 4.1 Thông số trạng thái tại các diểm của khu vực cửa hàng thương mại tầng 1
Trạng thái Nhiệt độ (°C) Độ ẩm (%) Entapi (kJ/kg)
Kiểm tra điều kiện tiêu chuẩn vệ sinh
Kiểm tra nhiệt độ phòng và nhiệt độ thổi vào :
Như vậy vẫn thỏa mãn tiêu chuẩn vệ sinh.
Để đảm bảo tiêu chuẩn vệ sinh, cần tính toán lưu lượng gió Nếu không đạt yêu cầu vệ sinh, cần áp dụng các biện pháp khác để điều chỉnh nhiệt độ không khí thổi vào, chẳng hạn như sử dụng sơ đồ tuần hoàn 2 cấp hoặc hệ thống sưởi bổ sung, vì nhiệt độ không khí thổi vào quá thấp có thể ảnh hưởng xấu đến sức khỏe con người.
Lưu lượng không khí
Tính toán lưu lượng không khí qua dàn lạnh bằng biểu thức :
Q hef – nhiệt hiện hiệu dụng của phòng W. t T, t s – nhiệt độ phòng và nhiệt độ đọng sương Ɛ BF - hệ số đi vòng.
Lưu lượng không khí L cần thiết để loại bỏ nhiệt thừa trong phòng điều hòa, bao gồm cả nhiệt hiện và ẩn, cũng chính là lưu lượng không khí đi qua dàn làm lạnh sơ bộ sau khi được hòa trộn Mặc dù công thức không đề cập đến nhiệt hiệu dụng, nhưng nó giúp xác định nhiệt độ đọng sương ts trên đồ thị.
Năng suất lạnh của 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)
G = ρ.L =1,29 13332,34 = 17198,72 (kg/s) ρ – khối lượng riêng (mật độ) không khí ρ=1.29 (kg/m 3 )
L – lưu lượng thể tích không khí (l/s)
I H – entanpy không khí điểm hòa trộn trùng không khí vào dàn lạnh (kJ/kg)
I v – entanpy không khí điểm thổi vào trùng không khí ra khỏi dàn lạnh (kJ/kg)
Ví dụ tính cho khu vực phòng sinh hoạt tầng 1
Hình 4.10 Tra thông số tính toán cho khu vực Phòng sinh hoạt tầng 1 trên đồ thị Carrier
Nguồn: Hình ảnh được vẽ bằng AutoCad trên đồ thị Psychrometric Chart của Carrier
Ta có các hệ số ε hf =0,88 ; ε ht =0,71; ε hef =0,86 tra trên đồ thị Carrier ta được bảng sau:
Bảng 4.2 Thông số tra từ đồ thị Carrier cho khu vực phòng sinh hoạt
Trạng thái Nhiệt độ (°C) Độ ẩm (%) Entapi (kJ/kg)
Sau đó ta tính lưu lượng
Năng suất lạnh của điều hòa không khí có thể được tính kiểm tra bằng công thức :
Tương tự ta tính cho các khu vực khác, em thống kê ở Phụ lục 3
Sau khi đã tính tải lạnh, em thống kê lập bản so sánh giữa thông số tính toán và thông số thiết kế ở Phụ lục 4