Tính nhiệt cho công trình theo phương pháp Carrier
Nhiệt hiện bức xạ qua kính Q1
F: Diện tích kính của cửa sổ, m 2
RK: Cường độ nhiệt bức xạ mặt trời qua kính vào phòng, W
Q 1: Lượng nhiệt bức xạ tức thời qua cửa kính vào phòng, W n t : Hệ số tác dụng tức thời qua kính vào phòng.
G ’ : Khối lượng tường có mặt ngoài tiếp xúc với bức xạ mặt trời và của sàn nằm trên mặt đất, kg
G '' : Khối lượng tường có mặt ngoài không tiếp xúc với bức xạ mặt trời và của sàn không nằm trên mặt đất, kg.
Hệ thống điều hòa hoạt động từ 6 giờ sáng đến 4 giờ chiều, do đó ta chọn RT=RTmax Để tính toán, hệ số εc được sử dụng để điều chỉnh ảnh hưởng của độ cao công trình so với mặt nước biển, với giá trị εc = 1 do ảnh hưởng này không đáng kể Hệ số εđs được xác định dựa trên sự chênh lệch giữa nhiệt độ đọng sương ts°C và nhiệt độ đọng sương ở mực nước biển là 20°C, với công thức εđs = ( ) 0,13.
1− t s −20 t s : Nhiệt độ đọng sương của không khí ngoài trời , °C
Với tN = 37,3°C và ϕN = 74% tra đồ thị t-d ta có ts = 31,9°C
Hệ số εmm được sử dụng để tính toán ảnh hưởng của mây mù, với giá trị tối đa là 1 khi trời không có mây mù Hệ số εkh phản ánh tác động của khung cửa kính, và do khung làm bằng kim loại, ta chọn giá trị phù hợp cho εkh.
=1,17 ε m : Hệ số ảnh hưởng của kính: tra bảng 4.3 [1] chọn kính Calorex, màu xanh, 6mm,ε m = 0 , 57
Vì không phải là kính cơ bản nên: ε r : Hệ số mặt trời
Tra bảng 4.4 [1] chọn màn che màu sáng,ε = r 0,56
Vì không phải là kính cơ bản và có rèm che bên trong R T được thay bằng nhiệt bức xạ khác kính cơ bản R K
R N : Bức xạ mặt trời qua cửa kính α k ,τ k ,ρ k ,α m ,τ m ,ρ m hệ số hấp thụ, xuyên qua phản xạ của kính và màn che
Tra bảng 4.3; 4.4 [1] với màn che màu sáng và kính Calorex, màu xanh, 6mm
Bức xạ mặt trời tác động đến kính và màn che trong tòa nhà Nam Á Bank, với các hệ số hấp thụ, xuyên qua và phản xạ được xác định bởi các ký hiệu m, k, τ, ρ, α Tòa nhà tọa lạc tại 10°46'33" vĩ độ bắc, trong khi nhiệt độ trung bình cao nhất tại Thành phố Hồ Chí Minh vào tháng 4 đạt 34,6°C.
Bảng 3.6 Bức xạ mặt trời qua kính vào tháng 4
Hướng Đông Bắc Tây Nam Đông Nam Tây Bắc
Nhiệt thừa từ tia bức xạ mặt trời là yếu tố quan trọng trong các không gian cần điều hòa, đặc biệt là ở những công trình có diện tích kính lớn Bức xạ mặt trời ảnh hưởng liên tục đến không gian này, thay đổi theo thời điểm trong ngày và theo từng tháng trong năm.
Tính nhiệt bức xạ cho từng phòng riêng biệt:
Bảng 3.7 Thông số diện tích kính của tầng 5
Tầng Kiểu phòng m2 F kính (m2) Đông bắc Tây bắc Đông nam Tây Nam
Hệ số tác dụng tức thời n t
Khối lượng tường tiếp xúc với bức xạ mặt trời và sàn nằm trên mặt đất, chỉ tính cho tường của tầng trệt, được đo bằng kilogam (kg).
G '' : Khối lượng tường có mặt ngoài không tiếp xúc với bức xạ mặt trời và của sàn không nằm trên mặt đất, kg.
Tường bao có khối lượng 360kg/m 2 tường.
Sàn không nằm trên mặt đất có khối lượng 410kg/m 2 sàn.
Giả sử hệ thống điều hoà hoạt động 24/24h, có gsb6 kg/m 2 sàn
Trị số nt tra bảng 4.6 [1] ta có:
Bảng 3.8 Hệ số tác dụng tức thời qua kính vào phòng của tầng 5
Hướng Đông Bắc Tây Nam Đông Nam Tây Bắc
Nhiệt truyền do bức xạ mặt trời qua kính của phòng CTHĐQT:
Tính cho Văn phòng ngân hàng Nam Á (VPNHNA):
Nhiệt truyền do bức xạ mặt trời qua kính của Văn phòng ngân hàng Nam Á (VPNHNA):
Bảng 3.9 Nhiệt truyền do bức xạ mặt trời qua kính của tầng 5
Nhiệt hiện truyền qua bao che ∆t Q2
Nhiệt truyền qua bao che ∆t Q 2 gồm hai thành phần:
- Thành phần tổn thất do chênh lệch nhiệt độ giữa ngoài trời và không gian điều hòa.
- Thành phần do bức xạ mặt trời vào tường, tuy nhiên thành phần nhiệt này không đáng kể ta coi bằng không khi tính toán.
Q2 = Q2t + Q2c + Q2k + Qn = ki.Fi.∆t Trong đó :
Q2c : Nhiệt truyền qua cửa ra vào, W
Qn : Nhiệt truyền qua nền, trần, mái nhà, W ki : Hệ số truyền nhiệt của tường, cửa ra vào, kính cửa sổ, W/m 2 K
Fi : Diện tích của tường, cửa ra vào, kính, m 2
∆t : Chênh lệch nhiệt độ giữa bên ngoài và trong không gian điều hòa.
3.4.2.1 Tính nhiệt truyền qua tường Q 2t
Nhiệt truyền qua tường tính theo biểu thức sau :
Q2t = kt.Ft.∆t k t : Hệ số truyền nhiệt của tường, W/m 2 K
Hệ số truyền nhiệt của tường được xác định bởi chênh lệch nhiệt độ giữa trong phòng và ngoài trời (k1) với giá trị tính bằng W/m²K, cũng như chênh lệch nhiệt độ giữa trong phòng và hành lang (k2) Hệ số tỏa nhiệt ngoài nhà được ký hiệu là αn và có giá trị là 20 W/m²K, trong khi hệ số tỏa nhiệt trong nhà được ký hiệu là αt, cũng tính bằng W/m²K.
Tra bảng 4.10 và 4.11 [1, tr 164-168] ta được :
Cấu trúc của tường tiếp xúc trực tiếp với không khí bên ngoài :
Hình 3.7 Kết cấu của tường tiếp xúc trực tiếp
1 Tường ngoài nhà ốp đá Granit mài nhẵn đánh bóng, màu xám δ = 20mm,λ =0,6W/mK
2 Lớp vữa xi măng δ mm,λ =0,93W/mK, ρ00kg/m 3
3 Lớp gạch δ 0mm,λ =0,81W/mK, ρ00kg/m 3
4 Lớp sơn nước chống thấm δ =0,02mm,λ=0, 64 W/mK
- Bê tông cốt thép ốp gạch ngoại thất : δ = 800mm,λ= 1,55W/mK ρ = 2400kg/m 3 ,δ = 7mm, λ= 0,55W/mK
Cấu trúc của tường tiếp xúc gián tiếp với không khí bên ngoài :
Hình 3.8 Kết cấu tường tiếp xúc gián tiếp
1 : Lớp sơn nước δ = 0,02mm,λ= 0,64 W/mK
2 : Lớp vữa xi măng δ = 20mm,λ = 0,93W/mK ρ = 1800kg/m 3
3 : Lớp gạch δ = 80mm,λ = 0,81W/mK ρ 00kg/m 3
- Bê tông cốt thép: δ = 400mm,δ = 300mm, δ = 600mm,λ= 1,55W/mK
∆t = (t N – tT) = 37,3 – 25 = 12,3 0 C : Khi tường tiếp xúc trực tiếp với không khí bên ngoài.
∆t = (t T – thl) = 28 – 25 = 3 0 C : Khi tường tiếp xúc gián tiếp với hành lang và nhà vệ sinh
Phòng CTHĐQT có tổng diện tích tường tiếp xúc với không khí ngoài trời là 49,3 m², trong đó diện tích tường tiếp xúc trực tiếp là 49,3 m² và diện tích tường tiếp xúc gián tiếp là 11,8 m².
Phòng VPNHNA có tổng diện tích tường tiếp xúc với không khí ngoài trời là 330,9 m², trong đó diện tích tường tiếp xúc trực tiếp là 171,9 m² và diện tích tường tiếp xúc gián tiếp là 159 m².
Vậy Q 2 t 01 6777 8278W+ 3.4.2.2 Tính nhiệt truyền qua cửa ra vào Q 2c
Nhiệt truyền qua cửa ra vào tính bằng biểu thức sau:
Fc: Diện tích cửa ra vào, m 2
Cửa ra vào chỉ tính cho cửa ra vào hành lang: là cửa gỗ dày 30mm, có k 2,65 W/m 2 K, có tổng diện tích là 7,04m 2 , theo bảng 4.12 [1] có:
3.4.2.3 Tính nhiệt truyền qua kính Q2k
Nhiệt truyền qua kính tính bằng biểu thức sau:
Fk: Diện tích kính tường, m 2
∆t: Hiệu nhiệt độ trong và ngoài nhà, ∆ =t 37,3 25 12,3− = o C k k : Hệ số truyền nhiệt qua kính, W/m 2 K
Kính sử dụng cho công trình này là loại kính Calorex, màu xanh dày 6mm. Tra bảng 4.11 [1] có: λ = k 0,76W / mK
Nhiệt truyền qua kính của tầng 5:
Nhiệt truyền qua kính cho phòng CTHĐQT:
Nhiệt truyền qua kính cho VPNHNA:
Q 2 k NHNA VP =6,33.(39,6 37,7 32,9 138,8).12,3 19386,9+ + + Vậy Q2k = Q2kPCTHĐQT + Q2kVPNHNA = 521,7 + 19386,9 = 19908,6W
Bảng 3.10 Nhiệt truyền qua kính của tầng 5
3.4.2.4 Nhiệt truyền qua trần, sàn nhà và mái nhà Q n
Qn =kN.FN.∆t (W) Trong đó : F n : Diện tích nền, m 2
∆t = ( tN – tT ), o C : Nền đặt trên không gian không điều hoà có nhiệt độ bằng nhiệt độ trung bình giữa bên ngoài và bên trong
Vì tòa nhà có 17 tầng, tầng 5 nằm giữa tầng 4 và tầng 6 đều có hệ thống điều hòa nên nhiệt truyền qua trần, sàn nhà, mái nhà Qn = 0 (W).
Nhiệt hiện tỏa ra do đèn chiếu sáng và máy móc Q3
Q 31: Nhiệt hiện tỏa ra do đèn chiếu sáng, W
Q 32: Nhiệt hiện tỏa ra do máy móc, W
3.4.3.1 Nhiệt hiện tỏa ra do đèn chiếu sáng Q 31
- Với đèn dây tóc, nhiệt tỏa được tính như sau : Q31 = ΣN i (W)
- Với đèn huỳnh quang cũng tương tự như vậy nhưng nhân thêm hệ số 1,25 với công suất ghi trên bóng đèn : Q31= Σ1,25.N i
Với N là công suất của đèn.
Toàn bộ hệ thống đèn chiếu sáng cho toàn bộ các phòng là đèn huỳnh quang công suất định hướng 10 ÷12 W/m 2
Tổng Giám Đốc và Phòng Cho Thuê nên xác định tổng công suất của hệ thống đèn chiếu sáng trong phòng theo định hướng là 12 W/m².
Nhiệt tỏa từ chiếu sáng bao gồm hai thành phần chính: bức xạ và đối lưu Tuy nhiên, phần bức xạ cũng bị hấp thụ bởi kết cấu bao che, dẫn đến tác động nhiệt lên tải lạnh thấp hơn giá trị tính toán Do đó, cần nhân thêm hệ số tác dụng tức thời và hệ số tác dụng đồng thời để có kết quả chính xác hơn.
Q41= nt.nđ.Σ1,25.N i W nt : Hệ số tác dụng tức thời, giả sử đèn bật 10 tiếng/1 ngày
Tra bảng 4.8 [1], với gs b6 kg/m 3 , có nt = 0,88 nđ: Hệ số tác dụng đồng thời
Theo [1, tr 171] ta có nđ = 0,7 ÷ 0,85 (đối với công sở) Ta chọn nđ = 0,85. Nhiệt hiện tỏa ra do đèn chiếu sáng Q31 ở tầng 5 là :
Bảng 3.11 Nhiệt do đèn chiếu sáng của tầng 5
3.4.3.2 Nhiệt hiện tỏa ra do máy móc Q 32
Q32 đề cập đến nhiệt tỏa từ việc sử dụng các thiết bị điện như máy sấy tóc, quạt, ti vi, bàn là và các dụng cụ khác Những thiết bị này không sử dụng động cơ điện, do đó, nhiệt tỏa của chúng có thể được tính tương tự như nhiệt tỏa của đèn chiếu sáng.
Q32 = ∑Ni, W Trong đó Ni là công suất thiết bị điện
Tòa nhà Nam Á Bank chủ yếu được sử dụng làm văn phòng cho thuê, với các thiết bị chính bao gồm máy tính bàn, máy in và máy photocopy Tuy nhiên, máy photocopy và máy chiếu có thời gian sử dụng rất ít, do đó có thể không cần tính đến Công suất trung bình của máy tính bàn dao động từ 200 - 250W, trong khi máy in có công suất 300W Theo tiêu chuẩn thiết kế, hệ số Ni được chọn là 25W/m².
Ta tính toán cho các phòng như sau:
- Phòng Chủ Tịch Hội Đồng Quản Trị (CTHĐQT): có diện tích 48m 2 , đây là phòng bố trí để làm việc và họp ban quản trị.
Q = - Văn Phòng Ngân Hàng Nam Á(VPNHNA): có diện tích là 610m 2 , đây là phòng bố trí để làm việc văn phòng.
Q = Vậy tổng nhiệt tỏa ra từ thiết bị điện tầng 5 là:
Bảng 3.12 Nhiệt tỏa ra từ máy móc, thiết bị của tầng 5
Nhiệt hiện và nhiệt ẩn do người tỏa ra Q4
Nhiệt hiện do người tỏa ra:
Nhiệt hiện do người tỏa vào không gian điều hòa chủ yếu bằng hai phương thức là đối lưu và bức xạ, được xác định bằng biểu thức sau:
Q4h = nđ.n.qh W Trong đó: n: Số người trong không gian điều hòa
Theo yêu cầu của nhà thiết kế ta chọn số người tính toán như sau:
- Khu vực văn phòng ngân hàng Nam Á: n = 6 m 2 /người, theo bảng 4.17 [1, tr 174].
- Khu vực văn phòng cho thuê: n = 8 m 2 /người
Ta chọn số người tính toán như sau:
Phòng CTHĐQT là nơi làm việc của Chủ Tịch Hội Đồng Quản trị và cũng là địa điểm tổ chức các cuộc họp của ban quản trị Với đặc thù của phòng, số lượng người tham gia được lựa chọn là n = 10.
- Khu vực văn phòng ngân hàng Nam Á: n = 102 người qh: Nhiệt hiện tỏa ra từ một người
Tra bảng 4.18 [1]: qh = 65W/người (hoạt động văn phòng) nđ: Hệ số tác dụng không đồng thời
Theo [1, tr 174] ta có nđ = 0,75 ÷ 0,9 ( đối với nhà cao tầng công sở) Ta chọn nđ = 0,9
Nhiệt hiện do người tỏa vào phòng Q4h ở tầng 5 có 112 người là:
Q = + Nhiệt ẩn do con người tỏa ra:
Nhiệt ẩn do người tỏa ra được xác định theo biểu thức sau:
Q4a = n.qa , W Trong đó: n: Số người trong không gian điều hòa, n tùy thuộc mục đích sử dụng của phòng. qa: Nhiệt ẩn tỏa ra từ một người, W
Tra bảng 4.18 [1] có nhiệt ẩn tỏa ra từ một người qa = 65 W/người (hoạt động văn phòng).
Nhiệt ẩn do người tỏa vào phòng Q5a ở tầng 5 có 112 người là:
Q = + Vậy Q 4 =Q 4 h +Q 4 a e52 7280 13832W+ Bảng 3.13 Nhiệt hiện, ẩn do con người tỏa ra trong phòng của tầng 5
Nhiệt hiện và nhiệt ẩn do gió tươi mang vào QhN và QaN
Trong hệ thống điều hòa không khí, việc cung cấp gió tươi là cần thiết để đảm bảo đủ ôxy cho hoạt động hô hấp của con người trong phòng Gió tươi ngoài trời được ký hiệu là N, với nhiệt độ tN, độ ẩm dN và entanpy IN cao hơn so với không khí trong nhà, có nhiệt độ tT, độ ẩm dT và entanpy IT Khi gió tươi được đưa vào phòng, nó sẽ tỏa ra một lượng nhiệt, bao gồm nhiệt ẩn QâN và nhiệt hiện QhN, được tính theo các công thức cụ thể.
Công thức QaN = 3,0.n.l.(dN – dT) mô tả mối quan hệ giữa độ ẩm và nhiệt độ của không khí trong không gian điều hòa Trong đó, dN là độ ẩm của không khí ngoài trời (g/kg), dT là độ ẩm của không khí trong không gian điều hòa (g/kg), tN và tT lần lượt là nhiệt độ của không khí ngoài trời và trong không gian điều hòa (độ C) Số người trong không gian điều hòa được ký hiệu là n, và l là lượng không khí tươi cần thiết cho mỗi người trong một giây.
Theo thiết kế của bản vẽ ta có: l = 5,6 l/s.người = 20 m 3 /h.người.
Tra đồ thị t-d với t N =37,3 ,° C ϕ N =74%, t T = °25 , C ϕ T =60% ta được:
Bảng 3.14 Các thông số tính toán bên trong và bên ngoài của tòa nhà
Nhiệt hiện do gió tươi mang vào QhN ở tầng 5 có 112 người là:
Nhiệt ẩn do gió tươi mang vào QaN ở tầng 5 có 112 người là:
Bảng 3.15 Nhiệt hiện, ẩn do gió tươi mang vào phòng của tầng 5
Tầng Phòng Số người l l/s.người QhN[W] QaN[W] QN[W]
5 Phòng CTHĐQT 10 5,6 826,6 3128,2 3954,8 t N [k] ϕ[%] ts[k] Entanpi (I) Dung ẩm (d) kcal/kg kJ/kg g/kg kg/kg Mùa hè
Nhiệt hiện và nhiệt ẩn do gió lọt Q5h và Q5a
Để tiết kiệm năng lượng trong không gian điều hòa, cần làm kín phòng nhằm kiểm soát lượng gió tươi Tuy nhiên, không khí không mong muốn vẫn có thể rò rỉ qua khe cửa sổ, cửa ra vào và cửa mở do người ra vào Hiện tượng này trở nên nghiêm trọng hơn khi chênh lệch nhiệt độ giữa trong và ngoài lớn, dẫn đến không khí lạnh thoát ra dưới cửa và không khí ngoài trời lọt vào từ phía trên.
Nguồn nhiệt do gió lọt cũng gồm hai thành phần là nhiệt ẩn và nhiệt hiện, được tính bằng biểu thức sau:
Công thức tính toán Q5a = 0,84.ξ.V(dN – dT), trong đó V là thể tích phòng (m³) và ξ là hệ số kinh nghiệm được xác định theo bảng 4.20, với ξ=0,5 cho VPNHNA và ξ=0,7 cho phòng CTHĐQT Các biến tN và tT lần lượt đại diện cho nhiệt độ ngoài và trong phòng.
(tN – tT) = 37,3 – 25 = 12,3 0 C dN: Ẩm dung của trạng thái không khí ngoài trời; dT: Ẩm dung của trạng thái không khí trong không gian điều hòa
(dN - dT) = 30,57 – 11,95 = 18,62g/kg Thể tích của phòng CTHĐQT: VPCTHĐQT = 48.2,7 = 129,6m 3
Thể tích của VPNHNA: VVPNHNA = 610.2,7 = 1647m 3
Nhiệt hiện do không khí từ ngoài đưa vào ở tầng 5 là:
= + Nhiệt ẩn do không khí từ ngoài đưa vào ở tầng 5 là:
Bảng 3.16 Nhiệt hiện, ẩn do không khí từ ngoài đưa vào tầng 5
Các nguồn nhiệt khác Q6
Ngoài các nguồn nhiệt đã được xác định, còn có nhiều nguồn nhiệt khác tác động đến phụ tải lạnh Những nguồn nhiệt này bao gồm nhiệt ẩn và nhiệt hiện từ các thiết bị trao đổi nhiệt, đường ống dẫn môi chất nóng đi qua phòng điều hòa, cũng như nhiệt tỏa ra từ quạt Thêm vào đó, nhiệt tổn thất qua đường ống dẫn gió cũng làm cho không khí lạnh trong phòng điều hòa bị nóng lên.
Nhiệt tổn thất chủ yếu ảnh hưởng đến phụ tải lạnh đến từ nhiệt tỏa từ quạt và qua đường ống dẫn gió, trong khi các nguồn nhiệt khác như thiết bị trao đổi nhiệt không đáng kể Mặc dù quạt gió có thể làm tăng nhiệt độ trong không gian điều hòa, nhưng mức tăng này là nhỏ Hơn nữa, đường ống được bọc cách nhiệt và các đường gas đi và về được quấn sát với nhau, do đó nhiệt xâm nhập vào không gian điều hòa là không đáng kể, cho phép chúng ta bỏ qua Q6 (Q6 = 0).
Xác định phụ tải lạnh
Thông thường sau khi xác định các phụ tải lạnh thành phần thì phụ tải lạnh chính là tổng phụ tải thành phần.
Bảng 3.17 Tổng tổn thất nhiệt qua các phòng của tầng 5
Bảng 3.18 Tổng nhiệt hiện, ẩn từng phòng của tầng 5
Tầng Phòng Fn[m 2 ] Số người Qh[W] Qa[W] Qt[W]
CHƯƠNG 4 THÀNH LẬP VÀ TÍNH TOÁN SƠ ĐỒ ĐIỀU HOÀ KHÔNG KHÍ
Tính toán ẩm thừa
Ẩm thừa được xác định theo công thức:
W1 – Lượng ẩm thừa do người tạo ra, kg/s
W2 – Lượng ẩm bay hơi từ bán thành phẩm, kg/s
W3 – Lượng ẩm bay hơi đoạn nhiệt từ sàn, kg/s
W4 – Lượng ẩm bay hơi từ thiết bị, kg/s.
Khi nhiệt độ trong phòng điều hòa thấp hơn bên ngoài, ẩm thẩm thấu vào phòng qua kết cấu bao che, nhưng mức độ này thường không đáng kể Nếu có rò rỉ khí vào nhà, không khí nóng sẽ mang theo một lượng ẩm nhất định do khả năng chứa hơi cao hơn, nhưng lượng ẩm này cũng thường được xem nhẹ hoặc tính vào phần cung cấp khí tươi.
4.1.1 Lượng ẩm do người tỏa W 1
Lượng ẩm do người tỏa được xác định bằng công thức:
(kg/s) n: số người trong phòng điều hòa qn: lượng ẩm mỗi người tỏa ra trong một đơn vị thời gian, kg/s Tra bảng 3.5 tài liệu [1], chọn
4.1.2 Lượng ẩm bay hơi từ bán thành phẩm W 2
Do các phòng đều là phòng làm việc văn phòng, thành phần ẩm thừa chỉ có trong công nghiệp, nên không tính các bán thành phẩm đưa vào (kg/s).
4.1.3 Lượng ẩm bay hơi đoạn nhiệt từ sàn W 3
Vì bên dưới là tầng 3 có điều hòa, đồng thời nền lót gạch nên lượng ẩm bay hơi từ sàn có thể bỏ qua (kg/s).
4.1.4 Lượng ẩm bay hơi từ thiết bị W 4
Các thiết bị là các thiết bị điện, có rò rỉ hơi nóng (kg/s).
Dựa vào cở sở tính toán đã trình bày, ta có kết quả.
Bảng 4.1 Ẩm thừa tại các phòng ở tầng 5
Tầng Phòng W1 (kg/s) W2 (kg/s) W3 (kg/s) W4 (kg/s) W (kg/s)
Kiểm Tra Đọng Sương
Hiện tượng đọng sương xảy ra khi nhiệt độ bề mặt vách thấp hơn nhiệt độ đọng sương của không khí, dẫn đến tổn thất nhiệt và gây ra nấm mốc, ẩm ướt trong phòng Để ngăn ngừa hiện tượng này, cần kiểm tra tình trạng đọng sương trên vách của tất cả các phòng, vì nhiệt độ và độ ẩm trong nhà thường đồng nhất Để tránh đọng sương, hệ số truyền nhiệt của vách cần phải nhỏ hơn hệ số truyền nhiệt cực đại.
Theo sự phân tích hiện tượng đọng sương trên vách của kết cấu bao che xảy ra:
- Tại bề mặt trong của vách (bề mặt tiếp xúc với không khí bên trong điều hòa) về mùa lạnh.
Vào mùa nóng, tại bề mặt ngoài của vách tiếp xúc với không khí, hiện tượng đọng sương xảy ra khi hệ số truyền nhiệt k của vách đạt giá trị tối đa kmax Giá trị kmax được xác định để đảm bảo điều kiện này.
− khi mặt ngoài tiếp xúc trực tiếp với không khí ngoài trời.
Nhiệt độ tính toán của không khí ngoài trời và trong nhà rất quan trọng trong việc thiết kế và xây dựng Nhiệt độ đọng sương trên vách ngoài được xác định là 31,9°C, tương ứng với thông số không khí bên ngoài Khi tường hoặc kính tiếp xúc với không khí ngoài trời, điều này có thể ảnh hưởng đến hiệu suất nhiệt và độ ẩm trong không gian sống.
Hệ số truyền nhiệt của tường tiếp xúc với không khí là 2,23 W/m²·K, trong khi của kính là 6,33 W/m²·K So với giá trị kmax, có thể kết luận rằng hiện tượng đọng sương sẽ không xảy ra.
Các quá trinh cơ bản trên ẩm đồ
Kể từ khi Willis H Carrier phát minh ra máy điều hòa không khí vào năm 1902, công nghệ điều hòa không khí đã có nhiều tiến bộ đáng kể Tuy nhiên, tất cả các hệ thống vẫn hoạt động dựa trên nguyên tắc cơ bản: không khí nóng hoặc lạnh trong phòng được hút vào máy, sau đó được lọc để tách ẩm và làm lạnh hoặc làm nóng, rồi được thổi trở lại phòng Nhiệt lượng hấp thụ từ không khí qua dàn trao đổi nhiệt sẽ được thải ra môi trường bên ngoài.
Các nguyên tắc điều hòa không khí dựa trên quá trình của không khí ẩm:
4.3.1 Quá trình sưởi nóng không khí đẳng dung ẩm
Sau khi không khí được sưởi ấm trong dàn nóng hoặc Calorife, nhiệt độ không khí tăng từ t1 đến t2, trong khi độ ẩm giảm từ ϕ1 xuống ϕ2 (với ϕ2 < ϕ1) Giá trị d1 và d2 giữ nguyên, và sự thay đổi nhiệt lượng được tính bằng q12 = − i2 i1, kJ/kg.
Hình 4.1 Quá trình sưởi nóng không khí đẳng dung ẩm
4.3.2 Quá trình làm lạnh và khử ẩm
Không khí sau đi qua dàn lạnh để làm lạnh và khử ẩm quá trình này:
+ Lượng ẩm tách ra ∆d = dH – dO
Hình 4.2 Quá trình làm lạnh và khử ẩm d
4.3.3 Quá trình hòa trộn không khí
Dòng không khí ngoài trời với lưu lượng G1 (kg/h) được trộn lẫn với không khí tuần hoàn có lưu lượng G2, tạo ra điểm hòa trộn nằm trên đoạn 1-2 Chiều dài a và b của đoạn này có tỷ lệ nghịch với lưu lượng không khí.
Hình 4.3 Quá trình hòa trộn không khí t 3 t t 2 t
4.3.4 Quá trình gia ẩm bằng nước và hơi nước
Khi phun nước với nhiệt độ tương đương nhiệt độ không khí, quá trình tăng độ ẩm diễn ra theo đường A-1, gần như trùng với đường IA = const Thực tế, quá trình tăng độ ẩm thường được xem xét theo đường I = const.
+ t 1 < t A Hình 4.4 Quá trình tăng ẩm bằng cách phun ẩm hoặc hơi nước vào không khí
- Khi phun hơi để tăng ẩm, ta có thể thực hiện được quá trình tăng ẩm đẳng nhiệt tA = t2 hoặc thậm chí tăng nhiệt độ t3 > tA
4.4 Thành lập sơ đồ điều hoà không khí mùa hè và các hệ số nhiệt hiện
Yêu cầu chính của tòa nhà là hệ thống điều hòa không khí hoạt động hiệu quả cả mùa đông và mùa hè Do đó, chúng tôi đã chọn sơ đồ điều hòa không khí tuần hoàn một cấp để thực hiện tính toán cho công trình trong mùa hè.
Sơ đồ nguyên lý điều hoà không khí 1 cấp :
Hình 4.5 Sơ đồ nguyên lý hệ thống tuần hoàn không khí một cấp
1.Cửa lấy gió trời 6 Miệng thổi
2 Buồng hòa trộn 7 Không gian điều hòa
3 TB xử lý nhiệt ẩm 8 Miệng hút
4 Quạt cấp gió 9 Ống gió hồi
5 Đường gió chính 10 TB khử bụi
11 Quạt gió hồi 12 Van gió
Không khí ngoài trời với trạng thái N (tN, ϕN) được đưa vào buồng hòa trộn 2 qua cửa lấy gió 1, nơi diễn ra quá trình hòa trộn với không khí tuần hoàn có trạng thái T (tT, ϕT) Sau khi hòa trộn, không khí đạt trạng thái H (tH, ϕH) và được xử lý trong thiết bị cho đến khi đạt trạng thái O ≡ V, sau đó được quạt thổi vào phòng 7 Không khí trong phòng có trạng thái T được quạt hút qua thiết bị lọc bụi 10; một phần không khí sẽ được tái tuần hoàn, trong khi phần còn lại sẽ được thải ra ngoài.
Điểm gốc và hệ số nhiệt hiện SHF được xác định với điểm gốc I = 0 và nhiệt độ t = 0 °C trên trục tung Đối với các tia quá trình, điểm gốc G được lấy ở nhiệt độ t = 24 °C và độ ẩm ϕ = 50 %.
Thang chia hệ số nhiệt hiện đặt ở bên phải ẩm đồ
Hình 4.6 Điểm gốc và thang chia hệ số nhiệt hiện trên ẩm đồ
4.4.2 Hệ số nhiệt hiện phòng RSHF : ε hf
Hệ số nhiệt hiện phòng, ký hiệu là εhf, là tỷ lệ giữa thành phần nhiệt hiện và tổng nhiệt hiện cũng như nhiệt ẩn trong không gian điều hòa, không bao gồm ảnh hưởng của gió tươi.
Hệ số nhiệt hiện phòng biểu diễn tia quá trình tự biến đổi không khí trong phòng điều hòa V-T. hf hf hf af
Q hf : Tổng nhiệt hiện của phòng (không có nhiệt hiện của gió tươi), W
Q af : Tổng nhiệt ẩn của phòng (không có nhiệt ẩn của gió tươi), W
Hình 4.7 Hệ số nhiệt hiện phòng ε hf và cách xác định quá trình biến đổi V – T
- Tính tương tự cho khu vực VPNHNA ta được bảng số liệu như sau:
Bảng 4.2 Hệ số nhiệt hiện phòng ε hf
Tầng Phòng Qhf [W] Qaf [W] ε hf
4.4.3 Hệ số nhiệt hiện tổng GSHF : ε ht
Hệ số nhiệt hiện tổng phản ánh độ nghiêng của tia quá trình từ điểm hòa trộn đến điểm thổi vào Đây là quá trình làm lạnh và khử ẩm không khí trong dàn lạnh, xảy ra sau khi gió tươi và gió tái tuần hoàn được hòa trộn.
( ) ( ) hf hN h h ht h a hf hN af aN t
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.
Qt: Tổng nhiệt thừa dùng để tính năng suất lạnh Qt = Qo, W.
Hình 4.8 Hệ số nhiệt hiện tổng ε t và cách xác định quá trình biến đổi không khí H-V trong dàn lạnh
- Tính tương tự cho khu vực VPNHNA ta được bảng số liệu như sau:
Bảng 4.3 Hệ số nhiệt hiện tổng ε ht
Tầng Phòng Qh [W] Qa [W] ε ht
4.4.4 Hệ số đi vòng : ε BF
GH: Lưu lượng không khí đi qua dàn lạnh nhưng không trao đổi nhiệt ẩm với dàn, kg/s.
G0: Lưu lượng không khí đi qua dàn lạnh có trao đổi nhiệt ẩm với dàn, kg/s. G: Tổng lưu lượng không khí qua dàn, kg/s.
Dựa theo bảng 4.22 [1] ta có thể chọn ε BF =0,1
Hệ số đi vòng có thể được xác định dựa vào đồ thị theo biểu thức: o s o I o s
Hệ số đi vòng phụ thuộc vào nhiều yếu tố quan trọng, bao gồm bề mặt trao đổi nhiệt của dàn, cách sắp xếp và bố trí bề mặt trao đổi nhiệt ẩm, số hàng ống cũng như tốc độ không khí.
4.4.5 Hệ số nhiệt hiện hiệu dụng ESHF : ε hef
Là tỷ số giữa nhiệt hiệu dụng của phòng và nhiệt tổng hiệu dụng của phòng được tính như sau: hef hef hef hef aef ef
Qhef: Nhiệt hiện hiệu dụng của phòng ERSH. hN BF hf hef Q Q
Qaef: Nhiệt ẩn hiệu dụng của phòng ERSH. aef af BF aN
QhN: Nhiệt hiện do gió tươi mang vào, W
QaN: Nhiệt ẩn do gió tươi mang vào, W ε BF : Hệ số đi vòng
( hf ) ( BF hN ) hef hf BF hN af BF aN
5061,8 2381,7 0,69 hfPCTHDQT hNPCTHDQT BF hefPCTHDQT afPCTHDQT aNPCTHDQT BF aefPCTHDQT hefPCTHDQT
= = + = + -Tính tương tự cho VPNHNA ta được bảng số liệu sau:
Bảng 4.4 Hệ số nhiệt hiện hiệu dụng ε hef
Tầng Phòng Qhef [W] Qaef [W] ε hef
4.4.6 Sơ đồ tuần hoàn một cấp với các hệ số nhiệt hiện và hệ số đi vòng và qua lại với các điểm H, T, O, S trên ẩm đồ
- Điểm T, N lần lượt là trạng thái không khí ở trong nhà, ngoài trời.
- Điểm H là trạng thái hòa trộn không khí tươi và không khí tuần hoàn.
- Điểm S là điểm đọng sương không khí qua thiết bị.
- Điểm O, V điểm không khí thổi vào phòng từ thiết bị
- Qua T kẻ đường song song với G - ε hef , cắt đường ϕ = 100% ở S Ta xác định được nhiệt độ điểm đọng sương của thiết bị tS
- Qua S kẻ đường song song với G- εht cắt đường NT tại H, xác định được điểm hoà trộn H.
- Qua T kẻ đường song song với G- εhf cắt đường SH tại O.
Khi bỏ qua tổn thất nhiệt từ quạt gió và từ đường ống gió, ta có O ≡ V là điểm thổi vào
Các quá trình trên đồ thị:
- TH và NH là quá trình hòa trộn không khí.
- HV là quá trình làm lạnh, khử ẩm.
- VT quá trình tự thay trạng thái của không khí trong phòng ε 1−ε
Hình 4.9 Sơ đồ tuần hoàn không khí một cấp với các hệ số nhiệt hiện, hệ số đi vòng và quan hệ qua lại với các điểm H, T, O, S
Các quá trình trên đồ thị:
- TH và NH là quá trình hòa trộn không khí.
- HV là quá trình làm lạnh, khử ẩm.
- VT quá trình tự thay trạng thái của không khí trong phòng
Tính toán cho Phòng Chủ Tịch Hội Đồng Quản Trị:
Ta lập bảng các thông số trạng thái phòng CTHĐQT như sau:
Hình 4.10 Các điểm trạng thái trên ẩm đồ Bảng 4.5 Các thông số trạng thái không khí tại các điểm
Trạng thái Nhiệt độ ( Độ ẩm (
4.4.7 Nhiệt độ đọng sương của nhiệt độ không khí qua dàn lạnh
Nhiệt độ đọng sương của không khí qua thiết bị là nhiệt độ mà khi tiếp tục làm lạnh hỗn hợp không khí tái tuần hoàn và không khí tươi, không khí sẽ đạt trạng thái bão hoà ϕ 0% tại điểm S Điểm S chính là điểm đọng sương, và nhiệt độ tại điểm này (tS) được xác định là nhiệt độ đọng sương của không khí qua thiết bị.
Nhiệt độ đọng sương của dàn lạnh được xác định khi biết tT , ϕ T ,ε hef
4.4.8 Lưu lượng không khí qua dàn lạnh
Lưu lượng không khí L là lượng không khí cần thiết để loại bỏ nhiệt thừa và ẩn thừa trong phòng điều hòa, đồng thời cũng là lưu lượng khí đi qua dàn lạnh sau khi đã được hòa trộn.
Qhef: Nhiệt hiện hiệu dụng của phòng, W tT, tS: Nhiệt độ trong phòng và nhiệt độ đọng sương, o C ε BF : Hệ số đi vòng.
Tính lưu lượng không khí qua dàn lạnh của Phòng CTHĐQT:
Lưu lượng khí đi qua dàn lạnh:
Với là trọng lượng riêng của không khí.
• Tính kiểm tra năng suất lạnh của hệ thống điều hòa không khí:
Tính tương tự cho khu vực VPNHNA ta được bản số liệu sau:
Bảng 4.6 Kết quả tính toán năng suất lạnh của các phòng trong tầng 5
4.4.9 Nhiệt độ không khí sau dàn lạnh
• Nhiệt độ không khí sau dàn lạnh
• Kiểm tra hiệu nhiệt độ phòng và nhiệt độ thổi vào:
∆ = − = − Để không khí sau dàn lạnh đạt tiêu chuẩn vệ sinh thì : ∆ t VT