Tổng quan về hệ thống điều hòa không khí
Những tính chất nhiệt động và các loại đồ thị trạng thái của không khí ẩm 4 Những tính chất nhiệt động của không khí ẩm
1.1 Những tính chất nhiệt động của không khí ẩm
Không khí trong khí quyển là một hỗn hợp các chất khí, chủ yếu bao gồm nitơ (N2) chiếm 75,5% khối lượng và oxy (O2) chiếm 23,1% Ngoài ra, không khí còn chứa một lượng nhỏ khí trơ, carbon dioxide (CO2) và hơi nước.
Không khí được phân chia thành hai loại: không khí khô, không chứa hơi nước, và không khí ẩm, chứa hơi nước Trong tự nhiên, không có sự tồn tại của không khí khô tuyệt đối.
Không khí khô được coi là khí lý tưởng do lượng hơi nước trong nó rất thấp Khi tính toán các thông số trạng thái trong kỹ thuật không khí, không khí ẩm cũng có thể được xem như một hỗn hợp khí lý tưởng Để thực hiện các phép tính về thông gió và điều tiết không khí, người ta thường sử dụng các thông số nhiệt động của không khí ẩm.
1.1.1 Áp suất Đơn vị đo áp suất không khí trong hệ SI là Pascal (Pa) (hay còn ký hiệu là N/m 2 ), ngoài ra còn gặp các đơn vị đo áp suất khác như bar, atmotphe (at), độ cao cột chất lỏng (mmHg, m H 2 O, ) quan hệ giữa các đơn vị đo áp suất xem trong phụ lục. Áp suất không khí trong khí quyển thường gọi là khí áp và được ký hiệu là B Nói chung, khí áp B thay đổi theo điều kiện khí tượng từng nơi, nhưng trị số B thay đổi không nhiều lắm Trong tính toán người ta quy ước trạng thái không khí được xét ở điều kiện tiêu chuẩn với B o = 760 mmHg
Trong hệ đo lường Anh (Mỹ) thường sử dụng đơn vị đo áp suất là psi:
1 1.2.Mật độ (khối lượng riêng)
Mật độ không khí ẩm, ký hiệu là và đơn vị tính là kg/m³, đại diện cho khối lượng của một đơn vị thể tích không khí Mật độ này chịu ảnh hưởng bởi khí áp và nhiệt độ, nhưng trong phạm vi nhiệt độ thông dụng trong kỹ thuật không khí, giá trị mật độ không thay đổi nhiều Để thuận tiện cho việc tính toán, người ta quy ước mật độ không khí ở điều kiện nhiệt độ 20°C và khí áp tiêu chuẩn Bo là o = 1,2 kg/m³.
Trong kỹ thuật không khí, thang nhiệt độ bách phân (o C) được sử dụng phổ biến hơn so với thang nhiệt độ tuyệt đối (K) Trong hệ đo lường Anh (Mỹ), thang nhiệt độ Fahrenheit (o F) thường được áp dụng Để chuyển đổi giữa các thang nhiệt độ, có thể sử dụng công thức: t o C ≈ T - 273 và t o C ≈ (t o F - 32) × 5/9.
Vậy nhiệt độ 70F tương đương với 21,1C
Độ ẩm tương đối (ký hiệu là ) được xác định bằng tỷ số giữa độ ẩm tuyệt đối h và độ ẩm tuyệt đối cực đại h.max trong cùng một trạng thái Ngoài ra, nó cũng có thể được tính dựa trên phân áp suất hơi nước trong không khí, trong đó ph là phân áp suất hơi nước trong không khí ẩm tại trạng thái đang xem xét, còn ph.max (hay ps) là phân áp suất bão hòa của hơi nước trong cùng trạng thái đó.
Không khí ẩm bão hòa xảy ra khi độ ẩm đạt 100% (hoặc bằng 1), lúc này không thể thêm hơi nước vào không khí Trong trạng thái này, hơi nước trong không khí cũng đạt mức bão hòa khô.
Không khí có < 100% (hoặc nhỏ hơn 1) được gọi là không khí ẩm chưa bão hoà (khi đó hơi nước trong không khí ở trạng thái quá nhiệt).
Trong kỹ thuật không khí người ta không xét các trường hợp không khí ẩm quá bão hoà (khi đó có một phần hơi nước ngưng tụ thành nước).
1 1.5 Dung ẩm (hoặc độ chứa hơi)
Dung ẩm (ký hiệu d, đơn vị là kg/kg hoặc có khi bằng g/kg) bằng lượng hơi nước chứa trong 1 kg không khí khô.
Trong nhiệt động kỹ thuật đã biết hệ thức: trong đó B –áp suất khí quyển; ph - phân áp suất hơi nước trong không khí ẩm ở trạng thái được xét;
Entanpi của không khí ẩm, ký hiệu là I, được xác định dựa trên lượng không khí có khối lượng phần khô là 1kg và độ ẩm là d (kg/kg) Đơn vị đo lường của entanpi này là kJ/kg hoặc kcal/kg.
7 Ở nhiệt độ t (C), với dung ẩm d (kg/kg) có thể xác định entanpi của không khí ẩm theo công thức:
Công thức I = cp,k.t + d(ro + cp,h.t) (1-5) mô tả mối quan hệ giữa nhiệt dung và nhiệt độ, trong đó cp,k khoảng 1,005 kJ/kg.K (tương đương 0,24 kcal/kg.°C) là nhiệt dung riêng đẳng áp của không khí khô, và cp,h khoảng 1,84 kJ/kg.K (tương đương 0,44 kcal/kg.°C) là nhiệt dung riêng đẳng áp của hơi nước tại 0 °C.
Người ta quy ước I = 0 tại t = 0C và d = 0
Khi làm lạnh không khí mà giữ nguyên độ ẩm hoặc áp suất hơi, tại một nhiệt độ nhất định, hơi nước trong không khí sẽ ngưng tụ thành nước bão hòa Nhiệt độ này được gọi là nhiệt độ điểm sương.
Nhiệt độ điểm sương là nhiệt độ tương ứng với trạng thái không khí ẩm bão hòa, phản ánh mức độ ẩm của không khí ở dung ẩm đã cho Cụ thể, nhiệt độ điểm sương t_s cũng chính là nhiệt độ bão hòa của hơi nước liên quan đến phân áp suất p_h được xác định trước Điều này cho thấy mối quan hệ phụ thuộc giữa t_s và dung ẩm d, cho thấy chúng không thể tồn tại như hai thông số độc lập.
1.8 Nhiệt độ nhiệt kế ướt
Khi nước bay hơi vào không khí ẩm chưa bão hòa ( < 1), nhiệt độ không khí giảm dần và độ ẩm tương đối tăng lên, trong khi entanpi giữ nguyên Quá trình bay hơi dừng lại khi đạt trạng thái = 1, lúc này không khí đạt đến một nhiệt độ nhất định, được gọi là nhiệt độ nhiệt kế ướt, thường được xác định bằng nhiệt kế có bầu ướt.
Nhiệt độ nhiệt kế ướt là nhiệt độ tương ứng với trạng thái không khí ẩm bão hòa (ϕ = 1) tại trị số entanpi đã cho Mặc dù thực tế đây là nhiệt độ bay hơi đoạn nhiệt chính xác, nhưng trong kỹ thuật không khí ở vùng nhiệt nhỏ hơn 50 °C, sự sai lệch giữa nhiệt độ nhiệt kế ướt và nhiệt độ bay hơi đoạn nhiệt có thể được coi là không đáng kể.
Từ đó cho thấy gi ữa tưvà I tồn tại quan hệ phụ thuộc.
Trạng thái không khí được xác định bởi các thông số p, , t, , d(tư) và I(tư) Trong đó, hai thông số p và được quy ước chuẩn hóa với giá trị p = B o = 760.
Ảnh hưởng của môi trường không khí đến con người và sản xuất
2.1 Các yếu tố khí hậu ảnh hưởng đến con người
Yếu tố khí hậu có ảnh hưởng đáng kể đến con người thông qua các chỉ tiêu như nhiệt độ (t), độ ẩm (), tốc độ lưu chuyển không khí (k), nồng độ các chất độc hại trong không khí và mức độ ồn.
Nhiệt độ ảnh hưởng trực tiếp đến cảm giác nóng lạnh của con người Giống như các động vật máu nóng khác, thân nhiệt của con người duy trì ở mức 37°C và luôn có sự trao đổi nhiệt với môi trường thông qua hai hình thức chính: truyền nhiệt và tỏa ẩm.
Truyền nhiệt đối lưu và bức xạ từ bề mặt da (nhiệt độ khoảng 36 C) xảy ra khi có sự chênh lệch nhiệt độ giữa môi trường và da Khi nhiệt độ môi trường thấp hơn 36 C, cơ thể thải nhiệt ra ngoài, dẫn đến cảm giác lạnh nếu mất nhiệt quá mức Ngược lại, khi nhiệt độ môi trường cao hơn 36 C, cơ thể hấp thụ nhiệt và cảm thấy nóng Dù nhiệt độ không khí cao hơn 36 C, cơ thể vẫn cần thải nhiệt qua việc toả ẩm như thở và bay hơi mồ hôi.
Sự xuất hiện của mồ hôi trên da phụ thuộc vào nhiều yếu tố, bao gồm môi trường xung quanh, độ ẩm tương đối của không khí và tốc độ chuyển động của không khí quanh cơ thể.
Sự bay hơi mồ hôi vào không khí là yếu tố quyết định giúp cơ thể điều chỉnh nhiệt độ Hiện tượng này chỉ xảy ra khi độ ẩm không khí thấp hơn 100% Khi không khí có độ ẩm vừa phải và nhiệt độ cao, cơ thể sẽ đổ mồ hôi nhiều hơn, từ đó giúp cơ thể cảm thấy dễ chịu hơn Cụ thể, khi bay hơi 1g mồ hôi, cơ thể có thể thải ra một lượng nhiệt đáng kể.
2500J, nhiệt lượng này tương đương với nhiệt lượng của 1m 3 không khí giảm nhiệt độ đi 2C) Nếu độ ẩm lớn quá, mồ hôi thoát ra ngoài da bay hơi kém
(hoặc thậm chí không bay hơi được), trên da sẽ có mồ hôi nhớp nháp Trên hình 1-
Có bốn trình bày giới hạn miền có mồ hôi trên da, cho thấy rằng ở trị số độ ẩm nhỏ, cơ thể chỉ có mồ hôi ở nhiệt độ cao, trong khi ở trị số lớn, mồ hôi có thể xuất hiện ở cả nhiệt độ thấp Cụ thể, khi < 75%, mồ hôi có thể xuất hiện ở nhiệt độ dưới 20°C Để hiểu rõ hơn về vai trò của độ ẩm , có thể tham khảo bảng dưới đây, trong đó thể hiện tỷ lệ giữa lượng nhiệt cơ thể thải ra qua quá trình bay hơi nước (nhiệt ẩn) so với nhiệt thải ra bằng truyền nhiệt thuần túy (nhiệt hiện).
Tốc độ lưu chuyển của không khí là yếu tố quan trọng, bên cạnh nhiệt độ và độ ẩm, trong quá trình trao đổi nhiệt ẩm giữa cơ thể và môi trường.
2 1.3 Tốc độ lưu chuyển của không khí k ,
Khi tốc độ chuyển động của không khí (ωk) tăng lên, nó sẽ làm gia tăng sự tỏa nhiệt và cường độ tỏa chất Vào mùa đông, ωk lớn khiến cơ thể mất nhiệt nhanh chóng, gây cảm giác lạnh; trong khi đó, vào mùa hè, nó lại mang lại cảm giác mát mẻ Đặc biệt, trong điều kiện độ ẩm cao, việc tăng ωk sẽ thúc đẩy nhanh quá trình bay hơi mồ hôi trên da.
11 vì vậy về mùa hè người ta thường thích sống trong môi trường không khí lưu chuyển mạnh (có gió trời hoặc có quạt)
Bảng 1.1 cho các giá trị tốc độ không khí trong phòng theo nhiệt độ.
Trong môi trường làm việc nhẹ hoặc tĩnh tại, điều kiện tiện nghi có thể được đánh giá dựa trên nhiệt độ hiệu quả tương đương, với t_k là nhiệt độ nhiệt kế khô (°C) và t_u là nhiệt độ nhiệt kế ướt (°C).
Nhiệt độ hiệu quả tương đương có thể được xác định qua đồ thị, như trong Hình 1.5, thể hiện miền tiện nghi dựa trên nhiệt độ khô, nhiệt độ ướt và độ ẩm tương đối theo phần trăm số người đồng ý Đồ thị này được xây dựng từ những người tham gia thí nghiệm trong phòng với điều kiện lao động nhẹ và trang phục bình thường, với tốc độ gió từ 15 đến 25 fpm (0,75 đến 1,25 m/s) Kết quả cho thấy miền tiện nghi mùa hè và mùa đông có độ ẩm từ 30% đến 70%, với nhiệt độ hiệu quả mùa đông từ 63°F đến 71°F (17,2°C đến 21,7°C) và mùa hè từ 66°F đến 75°F (19°C đến 24°C) Đồ thị cũng chỉ ra rằng khi độ ẩm tăng cao, nhiệt độ trong miền tiện nghi sẽ giảm.
Để duy trì nhiệt độ khô trong nhà ở mức 28°C (82,5°F) với độ ẩm 70%, cần kiểm tra xem điều kiện tiện nghi có phù hợp hay không Nếu khách sạn của bạn muốn đáp ứng sở thích của 70% khách hàng, việc lựa chọn chế độ nhiệt ẩm phù hợp là rất quan trọng.
Nhiệt độ không khí trong phòng, C k trong phòng, m/s
Bảng 1.1.Tốc độ gió cho phép
Theo đồ thị, khi nhiệt độ bầu khô đạt 82,5°F và độ ẩm 70%, điểm này nằm ngoài miền tiện nghi, cho thấy lựa chọn chưa hợp lý Để đạt nhiệt độ 28°C, độ ẩm cần giảm xuống 40% mới vào miền tiện nghi, nhưng chỉ có 50% người thích chế độ này Dựa trên đường 70% số người ưa thích, các cặp thông số nhiệt độ - độ ẩm phù hợp là: (25,3°C – 70%); (25,8°C – 60%); (26,7°C – 50%); và (27,5°C – 40%).
2 1.4 Nồng độ các chất độc hại và tiếng ồn
Ngoài ba yếu tố t, , k đã đề cập, môi trường không khí cần đảm bảo độ trong sạch nhất định, được xác định bởi nồng độ các chất độc hại và mức độ tiếng ồn cho phép Những yếu tố này có ảnh hưởng lớn đến chất lượng môi trường không khí.
Bụi là các hạt vật chất kích thước nhỏ có thể xâm nhập vào đường thở;
Khí CO2 và hơi nước tuy không có độc tính nhưng nồng độ lớn sẽ làm giảm lượng
O2 trong không khí Chúng phát sinh do hô hấp của động, thực vật, hoặc do đốt cháy các chất hữu cơ hoặc trong các phản ứng hoá học khác;
Hình 1-5 Đồ thị miền tiện nghi
Các hóa chất độc hại dạng khí, hơi hoặc bụi được sinh ra trong quá trình sản xuất và phản ứng hóa học Mức độ độc hại của chúng phụ thuộc vào cấu trúc hóa học và nồng độ của từng chất Một số loại chỉ gây cảm giác khó chịu do mùi hôi, trong khi những loại khác có thể gây bệnh nghề nghiệp hoặc thậm chí dẫn đến tử vong khi nồng độ đủ cao.
Tiếng ồn có tác động lớn đến cảm giác thoải mái của con người Nồng độ các chất độc hại được quy định trong phụ lục 4 của TCVN 5687-1992, trong khi mức độ tiếng ồn cho phép theo tiêu chuẩn ngành của Bộ Xây dựng được nêu trong phụ lục 20 của TCVN 175-90.
2.2 Ảnh hưởng của môi trường không khí đối với sản xuất
Tính cân bằng nhiệt ẩm trong phòng
Đại cương về tính toán cân bằng nhiệt ẩm
Hiện nay ở nước ta tồn tại 2 phương pháp tính nhiệt:
Phương pháp tính theo các tài liệu của nước Nga, ta gọi là phương pháp truyền thống vì đã dùng từ lâu.
Phương pháp tính toán theo tiêu chuẩn của các nước phương Tây như Anh, Mỹ và Nhật Bản, được gọi là phương pháp Carrier (tên của Willis H Carrier, người sáng lập ngành điều hòa không khí), đang trở nên ngày càng quan trọng tại Việt Nam Mặc dù đây là một phương pháp mới đối với thị trường Việt Nam, nhưng việc tiếp cận và áp dụng nó là cần thiết, vì hầu hết các thiết bị điều hòa không khí hiện nay đều được nhập khẩu hoặc lắp ráp từ các thương hiệu phương Tây.
1.1 Phương pháp truyền thống Ở phương pháp truyền thống người ta tính toán hai đại lượng nhiệt thừa (Q T ) và ẩm thừa (W T ) để làm cơ sở xác định hệ số góc tiaquá trình tự biến đổi không khí trong phòng T: Đây là đại lượng quan trọng để xây dựng sơ đồ ĐHKK trên đồ thị i-d
Lượng nhiệt thừa Q T được tính như sau:
Q1: Nhiệt tỏa ra từ máy móc
Q2: Nhiệttỏa ra từ đèn chiếu sáng
Q3: Nhiệt tỏa ra từ người
Q4: Nhiệt tỏa ra từ bán thành phẩm
Q5: Nhiệt tỏa ra từ bề mặt trao đổi nhiệt
Q6: Nhiệt tỏa ra do bức xạ mặt trời qua cửa kính
Q7: Nhiệt tỏa ra do bức xạ mặt trời qua kết cấu bao che
Q8: Nhiệt tỏa ra do dò lọt không khí qua cửa
Q9: Nhiệt thẩm thấu qua kết cấu vách bao che
Q10: Nhiệt thẩm thấu qua trần
Q11: Nhiệt thẩm thấu qua nền
Qbs: Nhiệt tổn thất bổ sung do ảnh hưởng của gió và hướng vách vật nóng lên khi đi qua quạt và đường ống dẫn không khí.
Lượng ẩmthừa W T được tính như sau:
W1: Lượng ẩm do người tỏa ra trong phòng
W2: Lượng ẩm do bay hơi từ bán thành phẩm
W3 : Lượng ẩm do bay hơi đoạn nhiệt từ sàn ẩm
W4: Lượng ẩm do hơi nước nóngtỏa vào phòng.
Phương pháp tính tải lạnh Carrier khác với phương pháp truyền thống ở chỗ xác định năng suất lạnh Q o vào mùa hè và năng suất sưởi Q s vào mùa đông bằng cách tính riêng tổng nhiệt hiện thừa Q ht và nhiệt ẩn thừa Q at từ tất cả các nguồn nhiệt tỏa ra và thẩm thấu vào phòng điều hòa.
Hình 2.1 giới thiệu sơ đồ tính các nguồn nhiệt hiện thừa và nhiệt ẩn thừa theo Carrier
Nhiệt hiện thừa Q ht do Nhiệt ẩn thừa Q at do: bức xạ
QhN người ẩn Q hN tươi Gió hiện
Hình 2-1 Sơ đồ tính toán các nguồn nhiệt hiện và nhiệt ẩn tính theo Carrier.
Nhiệt tổn thất trong hệ thống được chia thành ba loại chính: nhiệt do bức xạ (Q1), nhiệt từ bao che (Q2) và nhiệt tỏa (Q3), trong đó chỉ có nhiệt tỏa là nhiệt hiện Đặc biệt, nhiệt tỏa do con người, gió tươi và gió rò lọt bao gồm cả nhiệt hiện và nhiệt ẩn, tạo nên sự đa dạng trong các nguồn nhiệt tổn thất.
Trong các phân xưởng, xí nghiệp hoặc không gian điều hòa có nguồn tỏa nhiệt như dụng cụ nhà bếp, thức ăn bay hơi, ống dẫn chất lỏng và thiết bị trao đổi nhiệt, cần tính toán bổ sung nhiệt lượng Đối với hệ thống điều hòa có ống gió, cũng cần xem xét tổn thất nhiệt trên ống gió để đảm bảo hiệu quả làm mát.
Cần phải tính năng suất gió thổi vào, gió hồi, gió tươi, nhiệt độ thổi vào, nhiệt độ các thành phần tiến hành giống như phương pháp truyền thống.
Các phương pháp lập sơ đồ điều hòa cho mùa hè và mùa đông, bao gồm sơ đồ thẳng, tuần hoàn 1 cấp, 2 cấp và phun ẩm bổ sung, đều tương tự như phương pháp truyền thống Điểm khác biệt duy nhất là tất cả các phương pháp này được thực hiện trên đồ thị t-d (ẩm đồ) của không khí theo tiêu chuẩn Carrier.
1.3 Sự khác nhau cơ bản của 2 phương pháp Ở phương pháp truyền thống, khái niệm tổng nhiệt thừa (ví dụ về mùa hè) Q T chưa phải là năng suất lạnh Q 0 nếu bỏ qua tổn thất của không khí lạnh khi đi qua quạt và đường ống thì Q T vẫn nhỏ hơn Q 0 , bởi vì ở đây khi tính toán Q T người ta chưa kể đến nhiệt của khôngkhí ngoài trời đưa vào phòng theo yêu cầu thông gió. Ở phương pháp Carrier thì tổng nhiệt thừa (ví dụ về mùa hè) Q T chính là năng suất lạnh Q 0 (QT = Q0) nếu ta bỏ qua tổn thất nhiệt của không khí khi đi qua quạt và đường ống dẫn Bởi vậy trong các catalogmáy ví dụ của FCU hay AHU người ta ký hiệu TH (Total Heat) đây là tổng nhiệt thừa cũng chính là năng suất lạnh Đặc biệt là người ta không cần tính lượng ẩm thừa như phương pháp truyền thống.
Trong tài liệu này, chúng tôi sẽ tập trung vào phương pháp tính nhiệt theo phương pháp Carrier, trong khi phương pháp truyền thống có thể được tìm thấy trong các tài liệu hướng dẫn thiết kế hệ thống điều hòa không khí có sẵn trong nước.
Tính chọn máy và thiết bị điều hòa không khí
Khái niệm chung
Dựa trên các sơ đồ ĐHKK đã xây dựng và tính toán, chúng ta có thể xác định công suất cần thiết cho từng thiết bị trong hệ thống Chương này sẽ tập trung vào việc tính toán và lựa chọn máy móc, thiết bị phù hợp với yêu cầu của hệ thống ĐHKK đã được xác định Công việc này bao gồm việc tính toán kỹ lưỡng để đảm bảo hiệu quả hoạt động của hệ thống.
- Phân tích lựa chọn hệ thống ĐHKK cho phù hợp với yêu cầu cụ thể cho từng loại công trình.
- Xác định công suất của Máy và thiết bị lạnh vừa lựa chọn khi chúng làm việc ở chế độ thực tế.
1.1 Phân tích lựa chọn hệ thống ĐHKK
Hệ thống điều hòa không khí (ĐHKK) bao gồm các máy móc và thiết bị cần thiết để xử lý không khí, thực hiện các chức năng như sưởi ấm, làm lạnh, khử ẩm và gia ẩm Hệ thống này giúp điều chỉnh và duy trì các thông số vi khí hậu trong nhà, bao gồm nhiệt độ, độ ẩm, độ sạch và khí tươi, đồng thời đảm bảo sự tuần hoàn và phân phối không khí trong phòng, nhằm đáp ứng nhu cầu tiện nghi và công nghệ của người sử dụng.
Việc lựa chọn hệ thống điều hòa không khí phù hợp cho công trình là rất quan trọng, giúp đảm bảo rằng hệ thống đáp ứng đầy đủ các yêu cầu cần thiết của công trình.
Một hệ thống điều hòa không khí (ĐHKK) được coi là phù hợp khi đáp ứng đầy đủ các yêu cầu kỹ thuật, mỹ thuật và môi trường Ngoài ra, hệ thống này cần đảm bảo tính tiện dụng trong vận hành, bảo trì và sửa chữa, đồng thời phải đạt tiêu chuẩn an toàn, độ tin cậy cao, tuổi thọ lâu dài và hiệu quả kinh tế tối ưu.
Khi thiết kế hệ thống điều hòa không khí (ĐHKK) cho tòa nhà hoặc phân xưởng có năng suất lạnh dưới 100 tấn (350kW), nên sử dụng tổ hợp gọn thay vì hệ thống trung tâm nước Đối với các tòa nhà chung cư tại Việt Nam, mặc dù yêu cầu năng suất lạnh có thể lớn, nhưng việc áp dụng hệ thống trung tâm nước là không khả thi do thói quen tính tiền điều hòa theo diện tích chưa phổ biến Nhiều gia đình vẫn chưa có thói quen sử dụng điều hòa, do đó, việc để các hộ tự trang bị và chi trả tiền điện là hợp lý Trong khi ở các nước phương Tây, chi phí sưởi ấm và điều hòa thường được tính vào tiền thuê nhà nhờ vào hệ thống trung tâm, thì tại Việt Nam, chế độ này vẫn chưa khả thi Vì vậy, các chung cư cao tầng như Linh Đàm, Định Công, Trung Hòa cần được thiết kế để các hộ gia đình có thể tự lắp đặt máy điều hòa cục bộ kiểu cửa sổ hoặc nhiều cụm tùy theo nhu cầu.
Hiện nay, hệ thống điều hòa không khí (ĐHKK) rất đa dạng và phong phú, phục vụ cho nhiều ứng dụng trong các ngành kinh tế khác nhau Để lựa chọn hệ thống ĐHKK phù hợp, chúng ta cần hiểu rõ các đặc điểm cấu tạo và nguyên lý hoạt động của từng loại hệ thống Thông tin chi tiết sẽ được trình bày ở các mục sau.
1.2 Xác định công suất thực của hệ thống ĐHKK khi chế độ làm việc thay đổi
Năng suất lạnh của hệ thống điều hòa không khí (ĐHKK) không phải là cố định mà thay đổi theo điều kiện môi trường Cụ thể, năng suất lạnh tăng khi nhiệt độ trong phòng cao hơn và nhiệt độ ngoài trời thấp hơn, trong khi năng suất lạnh giảm khi nhiệt độ trong phòng thấp và nhiệt độ ngoài trời cao Tóm lại, năng suất lạnh Q 0 phụ thuộc vào nhiệt độ trong phòng (t0) và nhiệt độ ngoài trời (tk).
Trong catalog kỹ thuật, nhà chế tạo thường trình bày năng suất của máy điều hòa không khí (ĐHKK) dưới dạng đồ thị và bảng, phụ thuộc vào nhiệt độ trong nhà và bên ngoài Tuy nhiên, trong catalog thương mại, chỉ có năng suất lạnh ở chế độ tiêu chuẩn Để xác định năng suất lạnh ở các chế độ khác, cần phải thực hiện tính toán hiệu chỉnh dựa trên điều kiện làm việc thực tế.
Việc hiệu chỉnh và xác định năng suất lạnh thực của máy điều hòa không khí thường gặp nhiều khó khăn do yêu cầu nhiều thông số cần biết Để đơn giản hóa quá trình cho các kỹ thuật viên, chúng tôi giới thiệu phương pháp ước đoán năng suất lạnh thực dựa trên kinh nghiệm, giúp dễ dàng áp dụng và đảm bảo sai số trong giới hạn cho phép.
Trong thực tế, hầu hết trong các catalog của các máy ĐHKK các hãng chế tạo chỉ cho công suất máy ở chế độ làm việc tiêu chuẩn.
- Đối với các máy ĐHKK của Nga và các nước thuộc phe xã hội chủ nghĩa cũ thì chế độ làm việc tiêu chuẩn của máy ĐHKK như sau:
+ Nhiệt độ qua nhiệt hơi hút: t qn = 15C
+ Nhiệt độ ngưng tụ: tk = 35C
+ Nhiệt độ quá lạnh lỏng: t ql = 30C
- Đối vói các máy ĐHKK của Mỹ - Nhật thì chế độ làm việc tiêu chuẩn như sau: + Nhiệt độ trong nhà khô và ướt: t T = 27C, tư = 19C (đôi khi tư = 19,5C)
Dựa trên chế độ làm việc tiêu chuẩn của hai dòng máy, khi chuyển đổi sang công suất lạnh thực tế trong quá trình máy hoạt động, có thể áp dụng những kinh nghiệm sau đây.
- Nhiệt độ bay hơi giảm 1C so với nhiệt độ tiêu chuẩn (nhiệt độ trong phòng giảm 1C) năng suất lạnh thực giảm 3,3% so với năng suất lạnh tiêu chuẩn.
- Nhiệt độ ngưng tụ tăng 1C (nhiệt độ ngoài trời tăng 1C) so với nhiệt đô tiêu chuẩn, năng suất lạnh thực giảm 1%.
Để xác định năng suất lạnh thực tế của máy ĐHKK P80 sử dụng môi chất lạnh R22, với năng suất lạnh ở điều kiện tiêu chuẩn Q 0TC = 216 kW, cần xem xét các thông số vận hành: nhiệt độ nước vào t 0 = 0C, nhiệt độ nước ngưng tqn = 10C, nhiệt độ không khí vào tk = 40C và nhiệt độ không khí ra tql = 35C Những thông số này sẽ ảnh hưởng đến hiệu suất và năng suất lạnh thực tế của máy.
Giải Áp dụng phương pháp trên ta có:
- Nhiệt độ bay hơi thực t 0 = 0C giảm đi so với t 0TC là: t0 = 5 - 0 = 5C, vậy năng suất lạnh giảm đi là Q0 = 5.3,3% = 16,5%
- Nhiệt độ ngưng tụ thực tk 4C tăng lên so với t kTC là: tk = 40 – 35 = 5C, vậy năng suất lạnh giảm đi là Q 0 = 5.1% = 5%
Khi tính toán công suất lạnh thực cho máy điều hòa tách loại 2 hay nhiều cụm, cần xem xét không chỉ nhiệt độ mà còn ảnh hưởng của đường ống nối gas và độ cao chênh lệch giữa dàn nóng và dàn lạnh Nếu các giá trị vượt quá giới hạn cho phép của nhà chế tạo, cần điều chỉnh công suất lạnh Đường ống nối gas và độ cao chênh lệch lớn sẽ làm giảm công suất lạnh Hệ số hiệu chỉnh công suất lạnh được cung cấp trong catalog của nhà chế tạo.
Theo tài liệu của Daikin, khi chiều dài ống gas đạt 30m và độ chênh lệch chiều cao giữa dàn nóng và dàn lạnh từ 0 đến 30m, năng suất lạnh sẽ giảm 7%.
Tính chọn máy ĐHKK cục bộ
Máy điều hòa cục bộ gồm hai loại chính: máy điều hòa cửa sổ và máy điều hòa tách, với năng suất lạnh lên đến 7kW (24000Btu/h) Đây là những thiết bị nhỏ gọn, hoạt động tự động, dễ dàng trong việc lắp đặt, vận hành và bảo trì, bảo dưỡng Tuổi thọ trung bình của máy điều hòa cục bộ cũng khá ổn định.
53 độ tin cậy lớn, giá thành rẻ, rất thích hợp với các phòng và các căn hộ nhỏ, tiền điện thanh toán riêng biệt.
Máy cục bộ gặp khó khăn trong việc áp dụng cho các không gian lớn như phòng hội, phân xưởng, nhà hàng, cửa hàng và các tòa nhà cao tầng như khách sạn và văn phòng Việc bố trí các dàn nóng bên ngoài tại những địa điểm này có thể làm mất mỹ quan và ảnh hưởng đến kiến trúc tổng thể của tòa nhà.
2 1.1 Máy điều hòa tách (split air conditioner) a) Máy điều hòa hai cụm
Máy điều hòa kiểu tách hai cụm (split air conditioner) bao gồm hai phần chính: cụm trong nhà và cụm ngoài trời Cụm trong nhà được trang bị dàn lạnh, bộ điều khiển và quạt ly tâm kiểu trục cán, giúp tối ưu hóa hiệu suất làm mát và điều chỉnh nhiệt độ hiệu quả.
Cụm ngoài trời của hệ thống điều hòa không khí bao gồm block (máy nén, động cơ), dàn nóng và quạt hướng trục, được kết nối với nhau qua các ống gas đi và về Ngoài ra, ống xả nước ngưng từ dàn bay hơi và đường dây điện thường được bố trí song song dọc theo hai ống này, tạo thành một búi ống gọn gàng.
Máy điều hòa hai và nhiều cụm mang lại nhiều lợi ích, đặc biệt là khả năng giảm tiếng ồn trong không gian sống, đáp ứng nhu cầu tiện nghi của gia đình Chính vì vậy, loại máy này ngày càng được ưa chuộng và sử dụng rộng rãi.
Một lợi thế nổi bật là việc lắp đặt dàn lạnh và dàn nóng trở nên dễ dàng hơn, không phụ thuộc nhiều vào cấu trúc của ngôi nhà Điều này giúp tiết kiệm diện tích lắp đặt, chỉ cần khoan một lỗ nhỏ với đường kính 70mm, đồng thời đảm bảo tính thẩm mỹ cao cho không gian.
Một số nhược điểm của hệ thống điều hòa không khí bao gồm việc không thể lấy gió tươi, do đó cần phải sử dụng quạt để cung cấp gió tươi Bên cạnh đó, ống dẫn gas thường dài hơn và dây điện tiêu tốn nhiều hơn, dẫn đến giá thành cao hơn Khi lắp đặt, dàn lạnh thường được đặt cao hơn dàn ngưng, nhưng chiều cao không nên vượt quá 3m và chiều dài ống dẫn gas không nên quá 10m Thêm vào đó, tiếng ồn phát ra từ bên ngoài có thể ảnh hưởng đến các hộ gia đình lân cận.
Vào đầu năm 1994, hãng Daikin của Nhật Bản giới thiệu máy điều hòa nhiều cụm
Hệ thống điều hòa multi-system bao gồm một dàn nóng và từ 3 đến 5 dàn lạnh, phù hợp cho các căn hộ từ 3 đến 5 phòng Thiết bị có bộ điều khiển trung tâm đặt tại phòng máy chủ, có thể là phòng khách hoặc phòng ngủ, tùy theo sự tiện lợi Các phòng khác sẽ có bộ điều khiển riêng nhưng vẫn phụ thuộc vào chế độ của phòng máy chủ Chẳng hạn, khi phòng máy chủ bật chế độ làm lạnh, các phòng còn lại chỉ có thể làm lạnh hoặc tắt máy, không thể sưởi ấm Khi phòng máy chủ tắt chế độ lạnh, hệ thống sẽ ngừng hoạt động.
Hình 3.1: Máy điều hòa 2 cụm: 1.cụm trong nhà; 2 cụm ngoài nhà; 3 bộ điều khiển từ xa (remot controller)
Máy có khả năng hoạt động tự động theo chương trình, bao gồm cả việc chuyển đổi giữa chế độ làm lạnh và sưởi ấm, giúp các phòng khác được sưởi ấm khi đạt nhiệt độ 54 độ.
Bảng 4-2 trình bày thông số kỹ thuật của một số máy điều hòa 2 cụm phổ biến, với dàn lạnh có kiểu treo tường (ký hiệu FTY) hoặc đặt sàn (ký hiệu FVY) Các giá trị trong bảng được tính cho điện áp 220V, 50Hz, với năng suất lạnh được xác định ở nhiệt độ trong nhà tT = 27°C, tTư = 19°C và nhiệt độ ngoài trời tN = 35°C, tNư = 24°C, cùng với tốc độ quạt cao.
(Hi-Fan) Năng suất sưởi tính theo nhiệt độ trong nhà t T = 20C, nhiệt độ ngoài trời t N
= 7C và t Nư = 6C ở tốc độ quạt cao (Hi-Fan)
Bảng 4-3 đến 4-6 cung cấp thông số kỹ thuật của các loại máy điều hòa 2 cụm và nhiều cụm mới nhất từ Daikin Những máy này được trang bị công nghệ điều chỉnh năng suất lạnh bằng máy biến tần, mang lại nhiều đặc tính ưu việt hơn so với các máy điều hòa thông thường.
Máy ký hiệu FTK(X) được trang bị con mắt thông minh (intelligent eye) với đầu cảm hồng ngoại, có khả năng phát hiện sự hiện diện của người trong phòng Khi có người, máy điều hòa hoạt động ở chế độ bình thường, nhưng khi không còn ai, con mắt thông minh sẽ tự động chuyển máy sang chế độ canh chừng để tiết kiệm năng lượng.
Bảng 4-2: Máy điều hòa hai cụm (điều chỉnh năng suất lạnh bằngbiến tần, dàn lạnh treo tường của Daikin 2 chiều (heat pump), điện áp 220V, 1 pha 50Hz)
Kiểu Cụm trong nhà FTY25FV1
A Cụm ngoài nhà RY25FV1A RY35FV1A RY50GV1A RY60GV1A
23900 Dòng làm việc Làm lạnh
11,2 11,0 Công suất tiêu thụ Làm lạnh
Hệ số nhiệt kW/kW 2,87
(màu trắng hạnh nhân) FTY25FV1
Làm lạnh Sưởi ấm m /ph
Khối lượng kg 7 9 12 Điều chỉnh gió Trái, phải, ngang và xuống
Cụm ngoài nhà (màu trắng ngà) RY25FV1A RY35FV1A RY50GV1A RY60GV1A
Máy nén kín rôto công suất kW 075 130 170 220
Lượng nạp R22 kg 102 112 155 175 Độ ồn Làm lạnh
- Kiểu FVY là loại dàn đặt trên sàn.
- Các giá trị đã cho theo điện áp 220V.
- Năng suất lạnh tính theo nhiệt độ trong nhà t T = 27C, tTư = 19C và nhiệt độ ngoài trời tN = 35C, t Nư = 24C, tốc độ quạt cao nhất (Hi)
- Năng suất sưởi dựa trên nhiệt đô trong nhà 20C và nhiệt độ ngoài trời t N 7C, t Nư = 6C ở tốc độ quạt cao nhất (Hi).
Mức ồn là giá trị chuyển đổi của phòng không tiếng dội đo theo tiêu chuẩn của Nhật JIS.
Trong quá trình vận hành, mức độ ồn có thể gia tăng do các yếu tố môi trường tác động Bảng 4-5 trình bày loạt máy điều hòa hai cụm ký hiệu FTE, được thiết kế cho độ sạch cao trong phòng và khả năng chịu được mưa axit cũng như muối, hoạt động với một chiều lạnh.
Ký hiệu Cụm trong nhà FTE25JV1 FTE35JV1
Cụm ngoài nhà RE25JV1 RE35JV1
Kích thước phủ bì (HxDxW) mm 273 x 784 x 185
Kích thước phủ bì mm 560 x 695 x 265
Phạm vi làm việc CDB 21 đến 46
Năng suất lạnh của máy điều hòa được xác định dựa trên nhiệt độ tT 'C, với tTư = 19C và tN = 35C Các mẫu máy FTK(X)D và FLK(X)D (bảng 4-4) không chỉ tiết kiệm điện năng hiệu quả hơn mà còn mang lại sự tiện nghi tối ưu cho phòng ngủ và căn hộ Sử dụng công nghệ thân thiện với môi trường với máy nén kiểu lắc và động cơ điện một chiều, máy điều hòa biến tần này cho khả năng tiết kiệm năng lượng đáng kể Hệ thống dàn lạnh treo tường với ba chiều thổi gió đảm bảo nhiệt độ phân bố đồng đều ngay cả trong không gian rộng lớn.
56 nằm ngủ (không diđộng), con mắt thông minh sẽ tự động đưa máy về chế độ làm việc đã đặt sẵn để tiết kiệm năng lượng.
Với loại này, khách hàng có khả năng chọn 3 kiểu dàn lạnh khác nhau:
- Loại treo tường thông dụng FTKD và FTXD (wall mounted type):
- Loại treo trần FLK (ceiling suspeended dual type);
Loại treo sàn FLX (kiểu treo sàn) được gắn vào tường nhưng chỉ cách mặt sàn khoảng 20cm, mang lại hiệu quả hoạt động cao hơn vào mùa đông nhờ hơi nóng được thổi ra từ phía dưới.
Tính chọn máy ĐHKK kiểu tổ hợp
Máy điều hòa không khí kiểu tổ hợp thường có công suất lạnh trung bình và lớn, chủ yếu phục vụ cho thương mại và công nghiệp Các máy này được chế tạo nguyên cụm, bao gồm tất cả thiết bị lắp chung thành một khối, tương tự như máy điều hòa kiểu cửa sổ Hệ thống ống gió được sử dụng để phân phối gió lạnh và thu hồi gió Dàn ngưng của máy có thể được làm mát bằng gió hoặc bằng nước Dưới đây là các dạng máy điều hòa không khí kiểu tổ hợp.
3 1.1 Máy ĐHKK kiểu tổ hợp dàn ngưng làm mát bằng không khí
Máy điều hòa không khí kiểu tổ hợp dàn ngưng làm mát bằng không khí, hay còn gọi là máy ĐHKK kiểu tổ hợp giải nhiệt gió, là thiết bị điều hòa nguyên cụm với năng suất lạnh trung bình và lớn, chủ yếu phục vụ cho thương nghiệp và công nghiệp Cụm dàn nóng và dàn lạnh được thiết kế gắn liền với nhau thành một khối duy nhất, tạo sự tiện lợi trong lắp đặt và sử dụng Hình 4-3 minh họa hình dáng bên ngoài của máy ĐHKK kiểu tổ hợp dàn ngưng làm mát bằng không khí cùng với cách lắp đặt trên mái nhà.
Quạt dàn lạnh là loại quạt ly tâm với cột áp cao, được thiết kế để lắp đặt ống phân phối gió lạnh và ống gió hồi Máy có thể được lắp đặt trên mái bằng của phòng điều hòa, ban công, mái hiên hoặc giá chìa Việc bố trí đường ống gió cấp và gió hồi cần thực hiện một cách hợp lý, đúng kỹ thuật và mỹ thuật để đảm bảo hiệu quả hoạt động tối ưu.
Bảng 4-7 trình bày các thông số kỹ thuật của máy điều hòa không khí kiểu tổ hợp dàn ngưng làm mát bằng không khí do Daikin sản xuất, hoạt động với điện áp 220V hoặc 380V, tần số 50Hz Phương pháp tính toán năng suất lạnh và năng suất nhiệt tương tự như máy điều hòa tách thông dụng, với năng suất lạnh được xác định ở nhiệt độ trong nhà 25C, nhiệt độ ướt 19,5C, và nhiệt độ ngoài trời 35C.
Hình 4-3: Máy ĐHKK kiểu tổ hợp dàn ngưng làm mát bằng không khí a Hình dáng bên ngoài; b Cách lắp trên mái với ống gió phân phối và gió hồi
60 phòng 20C, nhiệt độ ngoài trời 7C Năng suất lạnh từ 14 đến 97 kW, Năng suất nhiệt từ 15 đến 58 kW.
Bảng 4-7: Thông số kỹ thuật một số máy ĐHKK kiểu tổ hợp giải nhiệt gió của
DAIKIN, 1 / 2 chiều, nguồn điện Y1: 3 pha, 380 – 415V, 50Hz
Máy điều hòa lắp mái đời mới (sản xuất năm 2001) có năng suất lạnh từ 17,7 kW đến 61,6 kW và năng suất nhiệt từ 18,1 kW đến 62,8 kW Với thiết kế máy nén xoắn ốc nhẹ hơn 10% và gọn hơn 30% so với máy pittông truyền thống, kích thước máy trở nên nhỏ gọn hơn Ngoài ra, máy nén xoắn ốc còn giảm rung và tiếng ồn đáng kể, mang lại trải nghiệm sử dụng tốt hơn cho người tiêu dùng.
3 1.2 Máy ĐHKK kiểu tổ hợp dàn ngưng làm mát bằng nước (máy ĐHKK kiểu tổ hợp giải nhiệt nước)
Bình ngưng giải nhiệt nước có thiết kế gọn nhẹ, tiết kiệm diện tích lắp đặt so với dàn ngưng giải nhiệt gió, do đó thường được lắp đặt cùng với máy nén và dàn bay hơi để tạo thành một tổ hợp hoàn chỉnh Hình 4-5 minh họa cấu tạo của máy điều hòa.
Hình 4-5 Máy ĐHKK kiểu tổ hợp dàn ngưng được làm mát bằng nước của hãng CARRIER
Máy điều hòa không khí kiểu tổ hợp dàn ngưng được làm mát bằng nước bao gồm các thành phần chính như máy nén, bình ngưng, van tiết lưu, dàn bay hơi, quạt gió và vỏ tủ Hệ thống này hoạt động với không khí cấp, không khí tái tuần hoàn và không khí tươi, cùng với nước giải nhiệt vào và ra Việc lắp đặt máy cần chú ý đến tháp giải nhiệt, với cửa thổi tự do ngang hoặc cửa lắp ống gió phía trên, cùng với bơm nước và ống nước để đảm bảo hiệu suất hoạt động tối ưu.
Hệ thống giải nhiệt nước của hãng Carrier (Mỹ) bao gồm 62 nguyên cụm, với các thiết bị như máy nén, bình ngưng, và dàn bay hơi được sắp xếp gọn gàng trong một vỏ tủ Quạt ly tâm được đặt phía trên dàn bay hơi, trong khi bình ngưng sử dụng nước để làm mát, thường đi kèm với tháp giải nhiệt và bơm nước Tủ có cửa gió cấp để kết nối với đường ống gió phân phối, cùng với cửa gió hồi và cửa lấy gió tươi, kèm theo các phin lọc trên các đường ống gió Hệ thống này có năng suất lạnh lên tới 370 kW, chủ yếu phục vụ cho điều hòa không khí trong các ứng dụng công nghệ và thương mại Hình 4-9 minh họa nguyên tắc hoạt động của máy điều hòa nguyên cụm giải nhiệt nước, kết hợp với tháp giải nhiệt và bơm nước tuần hoàn.
Bảng 4-8 giới thiệu năng suất lạnh của một số máy ĐHKK kiểu tổ hợp giải nhiệt nước của DAIKIN.
Máy ĐHKK kiểu tổ hợp giải nhiệt nước có ưu điểm cơ bản là:
Máy được sản xuất hàng loạt và lắp ráp hoàn chỉnh tại nhà máy, đảm bảo độ tin cậy và tuổi thọ cao Với mức độ tự động hóa tối ưu và giá thành hợp lý, máy có thiết kế gọn nhẹ, chỉ cần kết nối với hệ thống nước làm mát và hệ thống ống gió là có thể hoạt động ngay lập tức.
- Vận hành kinh tế trong điều kiện tải thay đổi,
- Lắp đặt nhanh chóng, không cần thợ chuyên ngành lạnh, vận hành, bảo dưỡng, vận chuyển dễ dàng.
- Có cửa lấy gió tươi.
Bố trí hệ thống thông gió cho các phân xưởng sản xuất như sợi, dệt và các nhà hàng, siêu thị cần chấp nhận mức độ ồn cao Để đảm bảo sự thoải mái khi sử dụng điều hòa không khí, cần thiết phải có buồng máy cách âm và thiết kế tiêu âm cho cả ống gió cấp và gió hồi.
Hình 4-10 giới thiệu ứng dụng của máy ĐHKK kiểu tổ hợp giải nhiệt nước cho một phân xưởng sản xuất (sợi, dệt) có ống gió.
Bảng 4-8: Năng suất lạnh của một số máy ĐHKK kiểu tổ hợp giải nhiệt nước của
DAIKIN tính theo nhiệt độ trong nhà t T = 27C, tTư = 19C và nhiệt độ nước làm mát vào 19,5C và ra khỏi bình ngưng là 35C, tần số điện áp 50Hz
Kiểu máy Năng suất lạnh kW Btu/h
3 1.2.1 Tính chọn máy điều hòa kiểu tổ hợp giải nhiệt gió
Máy điều hòa gọn dạng tổ hợp được chia thành hai loại chính: dàn ngưng giải nhiệt gió và dàn ngưng giải nhiệt nước Trong bài viết này, chúng ta sẽ tập trung vào loại dàn ngưng giải nhiệt nước.
Máy điều hòa tổ hợp giải nhiệt gió có hai loại catalog thương mại, cung cấp thông số kỹ thuật chung, bao gồm năng suất lạnh danh định tại nhiệt độ trong nhà 27°C (nhiệt độ khô) và 19°C hoặc 19,5°C (nhiệt độ ướt), cùng với nhiệt độ ngoài trời 35°C Ngoài ra, catalog kỹ thuật còn cung cấp thông tin chi tiết về năng suất lạnh ở các mức nhiệt độ trong nhà và ngoài trời khác nhau.
Bảng 4-9 giới thiệu catalog thương mại của dãy máy FD-K của DAIKIN và bảng
Bài viết này giới thiệu catalog kỹ thuật về năng suất lạnh của hai loại máy điều hòa không khí DAIKIN, FD15KY1 và FD20KY1, với thông tin chi tiết về sự phụ thuộc của năng suất lạnh vào nhiệt độ trong và ngoài nhà.
Các loại máy nhỏ thường không có catalog kỹ thuật nên cũng cần xác định gần đúng năng suất lạnh chạy ở chế độ tính toán.
Hãy tính chọn máy điều hòa gọn giải nhiệt gió, Q0 = 153 kW, tT = 25C, T e%, tN = 32,8C, T = 66%
Tính kiểm tra năng suất lạnh và lưu lượng gió yêu cầu là 10 kg/s.
- Chỉ điều hòa mùa hè (cooling only).
Để điều hòa không khí cho một phân xưởng may mặc, có thể lựa chọn các tổ máy kiểu lắp mái hoặc kiểu hai cụm, đi kèm với hệ thống ống gió phân phối và gió hồi.
Hình 4-6: Nguyên tắc làm việc của máy ĐHKK kiểu tổ hợp giải nhiệt nước với tháp giải nhiệt, ứng dụng cho một phân xưởng sản xuất:
1: máy điều hòa nguyên cụm, giải nhiệt nước; 2: tháp giải nhiệt;
3: hệ thống ống gió phân phối. m ph m s
1 Phương án chọn máy 2 cụm, có ống gió
Theo bảng 4-9, với năng suất lạnh yêu cầu Q0 = 153 kW, có thể chọn 3 tổ máy ký hiệu FD20KY1 + (RU10KY1) x 2, với năng suất lạnh danh định 59,3 kW và công suất danh định động cơ máy nén cùng dàn ngưng là 19,8 kW Cần thực hiện hiệu chỉnh năng suất lạnh theo nhiệt độ phòng và nhiệt độ ngoài trời, trong đó điều kiện tiêu chuẩn là tT = 27°C và tN = 35°C, còn điều kiện vận hành là tT = 25°C và tN = 32,8°C.
Tính Chọn máy ĐHKK đặc chủng
Máy điều hòa không khí đặc chủng được thiết kế với cấu trúc đặc biệt để phù hợp với các điều kiện sử dụng cụ thể Chúng thường được lắp đặt trên các phương tiện giao thông như ô tô, tàu hỏa, tàu thủy và máy bay, hoặc được sử dụng cho các tòa nhà cao tầng.
Máy điều hòa không khí (ĐHKK) đặc chủng thường sở hữu công suất lạnh trung bình đến lớn Chúng thuộc loại máy ĐHKK kiểu tổ hợp, với đặc điểm lắp đặt và hoạt động khác biệt, do đó được gọi là máy ĐHKK đặc chủng.
Trong bài viết này, chúng tôi sẽ trình bày về đặc điểm cấu tạo của hai loại máy điều hòa không khí đặc chủng phổ biến hiện nay tại Việt Nam, với nội dung được giới hạn trong khuôn khổ của cuốn sách.
- Máy ĐHKK lắp trên ôtô gọi là máy ĐHKK ôtô.
Máy điều hòa không khí (ĐHKK) trên xe ôtô hoạt động theo nguyên lý nhiệt động, nhưng theo chu trình ngược so với các máy ĐHKK thông thường Để phù hợp với điều kiện di động, chịu rung động lớn và nguồn động lực có số vòng quay không ổn định do tốc độ xe thay đổi, cấu tạo của máy ĐHKK trên xe ôtô cần phải khác biệt Hệ thống ĐHKK trên xe ôtô được trình bày trong Hình 4-11.
Máy nén 2 là loại máy hở (do được truyền động từ động cơ ôtô qua bộ truyền đai thang), vì vậy máy phải có cụm bịt kín cổ trục.
Hình 4-7: Hệ thống ĐHKK trên xe ôtô
Dàn ngưng tụ 11 kiểu làm mát bằng không khí được lắp đặt phía trước đầu xe, kết hợp với két nước 13 của ôtô và quạt gió làm mát 12 Khi xe chạy với tốc độ cao, dàn ngưng tụ được làm mát hiệu quả nhờ gió từ phía trước Ngược lại, khi xe dừng hoặc di chuyển chậm, công suất máy lạnh giảm, khiến dàn ngưng tụ chủ yếu được làm mát bởi quạt gió.
Trong hệ thống, van tiết lưu tự động 9 được sử dụng thay vì ống cáp, mặc dù máy có năng suất lạnh không lớn (6000 đến 9000 kcal/h) do phụ tải thay đổi theo vòng quay động cơ ôtô Hệ thống còn có bình chứa ga 3 và mắt ga 4, thường chỉ thấy ở máy lạnh công suất lớn và trung bình, giúp theo dõi lượng ga dễ dàng và nhanh chóng bổ sung ga bị rò rỉ do máy nén kiểu hở Bình chứa được làm bằng chất dẻo trong suốt, cho phép quan sát mức lỏng bên trong một cách thuận tiện.
Hệ thống truyền chuyển động từ động cơ sang máy nén bao gồm bánh đai và cơ cấu li hợp điện từ Khi máy không hoạt động, li hợp sẽ bị cắt bằng cách ngắt điện cuộn dây điện từ Khi nhiệt độ lạnh trong xe đạt đủ mức, thermostat tự động ngắt điện cuộn dây điện từ, khiến máy nén ngừng hoạt động trong khi bánh đai vẫn quay Khi nhiệt độ trong xe tăng, thermostat sẽ đóng điện trở lại, cho phép truyền chuyển động từ động cơ sang máy nén qua li hợp.
Không khí được làm lạnh ở dàn bay hơi 10 rồi được quạt 6 thổi qua cửa gió 8 trong buồng xe và tuần hoàn như ở các máy điều hòa khác.
Khi cần sưởi ấm vào mùa đông, hệ thống không sử dụng chế độ bơm nhiệt mà thay vào đó, nước nóng từ két nước được dẫn qua dàn trao đổi nhiệt 7 trong khi máy lạnh tạm ngừng hoạt động Nhờ đó, không khí nóng sẽ được tuần hoàn tương tự như các thiết bị sưởi ấm khác Vào mùa hè, khi không cần sưởi ấm, van nước nóng 5 sẽ được đóng lại để tiết kiệm năng lượng.
Năng suất lạnh của máy được điều chỉnh thông qua thermostat, tiết lưu tự động và li hợp điện từ Thermostat có chức năng đóng, cắt li hợp để ngừng hoạt động của máy nén, tương tự như việc ngắt điện vào động cơ của các điều hòa thông thường Ngoài ra, còn có các sơ đồ điều chỉnh năng suất lạnh bằng cách kết nối đầu đẩy và đầu hút qua van điều khiển điện từ, cùng với thermostat hoặc qua van điều khiển điện từ dựa trên hiệu áp suất giữa hai đầu Những phương pháp này giúp ngăn ngừa hiện tượng giảm áp suất hút hoặc tăng áp suất đẩy quá mức cho phép khi ô tô di chuyển với tốc độ cao hoặc khi trong xe đã quá lạnh Việc sử dụng li hợp có ưu điểm nổi bật, giúp dừng máy nén khi đạt đủ độ lạnh, từ đó không chỉ gia tăng tuổi thọ của máy mà còn tiết kiệm nhiên liệu cho ô tô.
4 1.2 Máy ĐHKK kiểu VRV a) Đặc điểm của hệ máy VRV
Các máy điều hòa không khí (ĐHKK) thông thường phải tuân thủ nghiêm ngặt các quy định về giới hạn độ cao lắp đặt, điều này hạn chế khả năng bố trí máy trên nóc các tòa nhà cao tầng, đặc biệt trong bối cảnh giá nhà đất ở thành phố cao Hơn nữa, việc lắp đặt nhiều máy cục bộ với số lượng lớn dàn ngoài trời cũng gặp khó khăn.
Hệ thống điều hòa không khí VRV, viết tắt của variable refrigerant volume, cho phép bố trí dàn ngoài (OU) và dàn trong (IU) cách xa nhau, với khả năng kết nối một OU với nhiều IU, mang đến khả năng điều chỉnh năng suất lạnh hiện đại VRV bao gồm hai nhóm chính là đảo từ - điều tần (inverter) và hồi nhiệt lạnh (heat recovery), sở hữu nhiều đặc điểm nổi bật so với các hệ thống điều hòa thông thường, giúp cải thiện cảnh quan kiến trúc và tối ưu hóa hiệu suất năng lượng.
Trong một mạch, có khả năng kết nối tối đa 8 IU với năng suất lạnh và kiểu dáng khác nhau, và có thể mở rộng lên tới 16 IU khi được nối theo một trật tự đặc biệt Tổng năng suất lạnh của các IU có thể điều chỉnh từ 50% đến 130% năng suất lạnh của OU.
Hệ thống điều khiển PID (proportional integral derivative) cho phép điều chỉnh nhiệt độ trong phòng một cách chính xác, với sai lệch chỉ khoảng ±0,5°C so với nhiệt độ cài đặt.
Hệ VRV điều chỉnh lưu lượng môi chất bằng cách thay đổi tần số điện của máy nén, giúp tối ưu hóa hiệu suất hoạt động và nâng cao hiệu quả sử dụng năng lượng.
Hệ thống không yêu cầu máy dự trữ, giúp giảm chi phí đầu tư, vì nó vẫn hoạt động hiệu quả ngay cả khi một trong các cụm máy gặp sự cố.
