Thiết kế hệ thống điều hoà không khí & bảo vệ môi trường không khí cho các phòng sạch của Trung tâm kỹ thuật Y tế cao cấp

ệt Nam. Trước đây, do điều kiện kinh tế chưa cho phép nên việc ứng dụng kỹ thuật điều hoà không khí phục vụ các lĩnh vực này còn rất hạn chế. Trong thời gian gần đây, đi đôi với sự phát triển kinh tế của đất nước nhờ các chính sách đổi mới của Đảng và Nhà nước với mục tiêu công nghiệp hoá, hiện đại hoá, nhu cầu về kỹ thuật điều hoà không khí đang gia tăng mạnh mẽ. Các thiết bị điều hoà không khí đã được nhập từ nhiều nước khác nhau với nhiều chủng loại đa dạng, hiện đại và một số loại đã bắt đầu được tiến hành sản xuất lắp ráp trong nước. Có thể nói, hầu như trong tất cả các cao ốc văn phòng, khách sạn, nhà hàng, rạp chiếu bóng, nhà văn hoá, một số phân xưởng, bệnh viện… đã và đang xây dựng đều được trang bị hệ thống điều hoà không khí nhằm tạo ra môi trường khí hậu thích nghi cho người sử dụng. Hiện nay, người dân việt nam chi phí cho nhu cầu về ngành lạnh và điều hoà không khí vẫn còn thấp so với các nước trong khu vực như Thái Lan, Singapo…, điều đó chứng tỏ đây là một ngành có tiềm năng phát triển mạnh mẽ trong tương lai. Cùng với sự phát triển của khoa học kỹ thuật, Thông gió và điều hoà không khí đã trở nên hết sức cấp thiết, đặc biệt đối với các ngành công nghệ cao, các công trình đặc biệt, hiện đại. Trong phạm vi đồ án tốt nghiệp, tác giả được giao nhiệm vụ thiết kế hệ thống điều hoà không khí và bảo vệ môi trường không khí cho các phòng sạch của Trung tâm kỹ thuật Y tế cao cấp với nội dung cụ thể sau: 1. Vai trò của điều hoà không khí đối với công trình Trung tâm kỹ thuật y tế cao cấp. 2. Phân tích lựa chọn phương án thiết kế hệ thống điều hoà không khí 3.Tính toán cân bằng nhiệt ẩm cho hệ thống điều hoà không khí. 4.Thành lập và tính toán sơ đồ điều hoà không khí. 5. Chọn máy và thiết bị chính. 6. Bố trí lắp đặt hệ thống. Tính thuỷ lực hệ thống đường ống dẫn. Chương 1 vai trò của điều hoà không khí đối với công trình Trung tâm y tế cao cấp 1.1. ảnh hưởng của các thông số môi trường trong phòng đối với con người Các yếu tố vi khí hậu của môi trường không khí ảnh hưởng đến đời sống con người như sau Nhiệt độ t Nhiệt độ là yếu tố gây cảm giác nóng lạnh rõ rệt nhất đối với con người. Cơ thể con người có thể xem như một máy nhiệt. Đối với bình thường, nhiệt độ thân nhiệt khoảng 370C. Trong quá trình vận động cơ thể luôn luôn sản sinh ra một lượng nhiệt nhiều hơn nó cần cho nên để duy trì được nhiệt độ này, con người có sự trao đổi nhiệt với môi trường xung quanh. Tuy nhiên, lượng nhiệt của con người thải ra môi trường nhiều hay ít phụ thuộc vào cường độ vận động của cơ thể, người ta chia cường độ vận động thành các dạng: tĩnh tại, nhẹ , trung bình, nặng. Cơ thể con người trao đổi nhiệt với môi trường xung quanh qua 3 hình thức: Đối lưu, bức xạ, bay hơi mồ hôi - Trao đổi nhiệt đối lưu Khi nhiệt độ của môi trường không khí lạnh hơn cơ thể con người, lớp không khí tiếp xúc với cơ thể người sẽ nóng dần lên và có xu hướng chuyển động về phía trên. Khi đó, lớp không khí lạnh hơn sẽ tiến đến thế chỗ, từ đó hình thành sự chuyển động tự nhiên của lớp không khí bao quanh cơ thể con người. Chính sự di chuyển này đã lấy đi một phần nhiệt lượng của cơ thể thải ra ngoài môi trường. - Trao đổi nhiệt bức xạ Nhiệt nhiệt độ cơ thể con người sẽ bức xạ tới bất kỳ bề mặt nào có nhiệt độ nhỏ hơn nhiệt độ của cơ thể. Hình thức trao đổi nhiệt này hoàn toàn độc lập với hiện tượng đối lưu đã nêu ở trên và không phụ thuộc vào nhiệt độ không khí xung quanh. Cường độ trao đổi nhiệt bằng hình thức bức xạ phụ thuộc vào độ chênh nhiệt độ giữa cơ thể con người và các bề mặt xung quanh. - Trao đổi nhiệt bằng bay hơi mồ hôi Nếu điều kiện của môi trường thích ứng với những hình thức trao đổi nhiệt của cơ thể thì con người cảm thấy dễ chịu, còn ngược lại thì cảm thấy khó chịu, thậm chí nghiêm trọng sẽ nguy hại đến sức khoẻ. Khi nhiệt độ môi trường nhỏ hơn 360C, cơ thể sẽ thải nhiệt vào môi trường bằng hình thức đối lưu và bức xạ, và nếu độ chênh lệch nhiệt độ này càng lớn sẽ làm cho nhiệt lượng cơ thể mất đi càng nhiều, tới một mức độ nào đó thì cơ thể sẽ có cảm giác ớn lạnh. Ngược lại, khi nhiệt độ môi trường lớn hơn 360C, cơ thể lại nhận nhiệt từ môi trường nên sẽ có cảm giác nóng. Khi nhiệt độ môi trường lớn hơn 360C thì cơ thể thải nhiệt vào môi trường bằng hình thức toả ẩm (hơi thở, sự bay hơi của mồ hôi). Tuy nhiên, cơ thể đổ mồ hôi nhiều hay ít còn phụ thuộc vào nhiệt độ, độ ẩm tương đối và tốc độ lưu chuyển của không khí xung quanh cơ thểTrong một số trường hợp nhiệt độ môi trường không cao lắm, nhưng bề mặt của một số vật thể có nhiệt độ rất cao (lò luyện kim, lò rèn…) khi đó có một vài bộ phận của cơ thể nóng quá mức do bức xạ nhiệt từ các bề mặt có nhiệt độ cao. Trong truờng hợp này nếu diện tích bề mặt nóng càng lớn, khoảng cách từ bề mặt nóng đến con người càng nhỏ thì con người chịu tác động càng cao. Từ đó, rút ra kết luận việc giảm nhiệt độ các bề mặt xung quanh sẽ làm gia tăng cường độ trao đổi nhiệt của cơ thể con người bằng bức xạ và ngược lại nếu nhiệt độ các bề mặt xung quanh tiến dần đến nhiệt độ cơ thể thì việc trao đổi nhiệt bức xạ sẽ giảm đi rất nhanh. Qua các công trình nghiên cứu kết hợp với kinh nghiệm, các nhà nghiên cứu đã rút ra kết luận rằng trong phần lớn các trường hợp nghiên cứu, cơ thể luôn cảm thấy dễ chịu trong vùng nhiệt độ từ 220 C đến 270C. 1.1.2. Độ ẩm tương đối Độ ẩm tương đối là yếu tố quyết định điều kiện hơi nước từ cơ thể người bay hơi vào không khí. Sự bay hơi của mồ hôi vào không khí chỉ diễn ra khi độ ẩm tương đối < 100%. Nếu không khí có độ ẩm vừa phải có nghĩa là khả năng bay hơi của hơi nước vào không khí nhiều nên khi không khí có nhiệt độ cao, cơ thể sẽ đổ mồ hôi, lượng mồ hôi này sẽ bay hơi vào không khí được nhiều, và đó là dạng thải nhiệt dưới hình thức toả ẩm, sẽ làm cơ thể có cảm giác dễ chịu hơn. Ngược lại, nếu độ ẩm quá lớn, mồ hôi thoát ra ngoài bay hơi kém hoặc không bay hơi được, trên da sẽ có một lớp mồ hôi nhớp nháp khó chịu [5]. Miền có mồ hôi Miền không có mồ hôi Hình 1.1. Mô tả giới hạn miền có mồ hôi trên da [5] Từ hình 1.1 có thể thấy: ở trị số bé, cơ thể chỉ có mồ hôi trên da khi ở nhiệt độ khá cao, khi trị số lớn thì cơ thể có mồ hôi trên da ngay cả ở nhiệt độ thấp. Khi 75% trên da vẫn có mồ hôi với nhiệt độ t200C. Sự thải nhiệt độ “ tháo mồ hôi” (do bay hơi kém) thường kèm theo rối loạn điện dịch trong cơ thể, đến mức độ nào đó sẽ gây choáng ngất, nhẹ hơn cũng làm cơ thể mệt mỏi. Để thấy được vai trò của độ ẩm tương đối , có thể tham khảo bảng 1.1 về tỉ lệ % giữa nhiệt cơ thể thải ra dưới hình thức bay hơi nước (nhiệt ẩn) với nhiệt thải dưới hình thức truyền nhiệt thuần túy‎‎ (nhiệt hiện ) [5]. Bảng 1.1: Quan hệ giữa nhiệt độ với tỉ lệ phần trăm giữa nhiệt cơ thể thải ra dưới hình thức bay hơi nước (nhiệt ẩn) với nhiệt thải dưới hình thức truyền nhiệt thuần túy‎‎ (nhiệt hiện ) t0C 10 26,7 29 36 37,8 40,6 43,3 Tỷ lệ % 18 30 40 100 120 160 200 Theo kinh nghiệm cho thấy, nếu nhiệt độ của không khí là 270C, để có cảm giác dễ chịu thì độ ẩm tương đối của không khí nên vào khoảng 50%. Một môi trường không khí trong sạch, có chế độ nhiệt ẩm thích hợp là yếu tố gián tiếp nâng cao được năng suất lao động và chất lượng sản phẩm. Để đáp ứng yêu cầu ngày càng cao về chất lượng không khí tại công sở, trường học, bệnh viện … người ta đã và đang ứng dụng ngày càng nhiều kỹ thuật điều hoà không khí nhằm tạo ra một môi trường có nhiệt độ, ẩm độ thích hợp nhất cho con người. Để minh hoạ, bảng 1.2 sẽ chỉ rõ các thông số nhiệt độ và độ ẩm cho từng loại công trình [4] Bảng 1.2: Các thông số nhiệt độ và độ ẩm cho từng loại công trình STT Loại công trình Thông số nhiệt độ t ( 0 C) Thông số độ ẩm (%) 1 Kỹ thuật điện, điện tử 20 22 50 60 2 Cơ khí chính xác 20 24 35 50 3 Đồ hộp, bảo quản chế biến thực phẩm 22 24 65 75 4 Dược phẩm 20 24 30 60 5 Phim ảnh 20 24 40 65 6 In 22 26 45 60 7 Dệt (kéo sợi) 22 25 55 65 8 Phòng mổ 20 25 50 65 9 Phòng bệnh viện 22 26 35 60 1.1.3. Tốc độ lưu chuyển của không khí Wk Ngoài hai yếu tố nhiệt độ t và độ ảm tương đối của không khí như đã nêu ở trên ra, tốc độ lưu chuyển của không khí Wk là yếu tố đóng vai trò quan trọng trong quá trình trao đổi nhiệt ẩm giữa cơ thể và môi trường. Khi tốc độ lưu chuyển của không khí Wk tăng sẽ làm tăng cường độ toả nhiệt và cường độ toả chất . Do dó, trong mùa đông, khi Wk lớn sẽ làm tăng sự mất nhiệt của cơ thể và gây cảm giác lạnh. Ngược lại, về mùa hè sẽ gây cảm giác mát mẻ. Trong điều kiện độ ẩm tương đối cao, Wk tăng sẽ làm quá trình bay hơi mồ hôi trên bề mặt da diễn ra nhanh hơn khiến cơ thể dễ chịu hơn nhiều. Chính vì vậy, vào mùa hè, con người luôn muốn sống trong điều kiện môi trường không khí có lưu chuyển mạnh (như có quạt hay gió trời), đặc biệt đối với người Việt Nam vì nước ta là nước có điều kiện khí hậu nóng ẩm, do đó khi thiết kế hệ thống thông gió hoặc điều hoà không khí cần phải chú ý quan tâm thích đáng đến đặc điểm này. Tuy nhiên, tốc độ gió lớn hay bé tuỳ thuộc vào nhiệt độ không khí, nếu Wk lớn quá mức cần thiết sẽ gây mất nhiêt cục bộ, khiến cơ thể mệt mỏi. Điểm cần chú ý là mặc dù nhiệt độ bên trong cơ thể duy trì ở 370C nhưng nhiệt độ bề mặt lớp da bao quanh cơ thể không hoàn toàn ổn định. Tuỳ thuộc vào nhiệt độ, độ ẩm của không khí xung quanh mà nhiệt độ lớp da dao động từ 4,40C 400C. Ngoài ra, cần chú ý đến chênh lệch nhiệt độ giữa không khí bên trong không gian cần điều hoà và dòng không khí thổi trực tiếp vào cơ thể. Để đảm bảo sức khoẻ cho con người thì độ chênh lệch nhiệt độ đó không nên vượt quá từ 30C 60C. Bảng 1.3: Các điểm tương thích với cảm giác dễ chịu của con người [5] Nhiệt độ không khí trong phòng (0C) 16 20 21 23 24 25 26 27 28 30 >30 Tốc độ không khí (m/s) <0,25 0,250,3 0,40,6 0,71,0 1,11,3 1,31,5 Tóm lại, cả ba yếu tố khí hậu: nhiệt độ t, độ ẩm tương đối , vận tốc gió Wk đều ảnh hưởng đến cảm giác dễ chịu của con người. Có nhiều cách để tổng hợp các yếu tố này lại để tìm ra miền vi khí hậu thích hợp với trạng thái của con người, song nó cũng chỉ mang tính chất tương đối vì nó còn phụ thuộc vào cường độ lao động và thói quen của từng người. Theo nghiên cứu và điều tra thực tế cho thấy, cơ thể con người có cảm giác dễ chịu khi ở trong môi trường không khí có điều kiện như sau: - Độ ẩm tương đối = 35% - 70% - Nhiệt độ t = 240C – 270C (mùa hè) t = 200C – 230C (mùa đông) - Vận tốc gió Wk = 0,5 – 1,5 m/s (trạng thái tĩnh) 1.1.4.Tiếng ồn Tiếng ồn là yếu tố không kém phần quan trọng, ảnh hưởng đến cảm giác của con người. Tiếng ồn có tác động trực tiếp đến cơ quan thính giác của con người, tác động đến hệ thần kinh trung ương. Do vậy, tiếng ồn quá lớn sẽ gây nhức đầu, choáng và mỏi mệt cho con người. Trong môi trưòng khí hậu thích hợp, vẫn có thể có nhiều nguồn gây ra tiếng ồn như: - Tiếng ồn do quạt gió, máy lạnh, bơm hay cơ cấu chuyển động nói chung - Tiếng ồn khí động của dòng khí (tiếng ồn thứ cấp) - Tiếng ồn của các nguồn ngoài: khó khống chế nên thường không xét đến. Tiếng ồn có thể truyền vào trong phòng theo các đường sau: Theo đường ống gió từ quạt gió (và cả máy lạnh nếu có), theo đường ống gió cấp và gió hồi, qua tiêu âm vào phòng, theo các chi tiết khác của hệ thống đường ống truyền trực tiếp vào phòng. Theo đường phát xạ từ vách ống dẫn hoặc từ các thiết bị cuối của đường ống qua trần giả vào phòng. Theo không khí tiếp xúc với buồng máy vào phòng. Theo kết cấu xây dựng truyền vào phòng. Như vậy tiếng ồn là một yếu tố ảnh hưởng rất lớn tới sức khoẻ cũng như tinh thần của con người. Tuỳ từng mức độ cụ thể mà mức ồn cho phép sẽ khác nhau, song trong mọi trường hợp độ ồn không được vượt quá 90 dB, vì sẽ gây nguy hại đến thính giác của con người khi phải tiếp xúc với môi trường đó. Cho nên vấn đề nghiên cứu giảm nhẹ tiếng ồn là một trong những nhiệm vụ cơ bản. Vì vậy, khi thiết kế để tạo ra môi trường khí hậu nhân tạo thích hợp cần chú ‎ý phối hợp xử lý chống rung kết hợp với chống ồn. Bảng1.4: Độ ồn cực đại cho phép trong một số trường hợp cụ thể theo tiêu chuẩn xây dựng175:1990 [6] STT Tên gọi các công trình công cộng Mức âm LA hoặc mức âm tương đương LAtd dBA Ban đêm (từ 22h đến 6h) Ban ngày (từ 6h đến 22h) 1 Các phòng điều trị, phòng mổ trong các bệnh viện, phòng ngủ trẻ em trong nhà mẫu giáo, nhà trẻ 35 50 2 Khu vực bệnh viện, nhà nghỉ, nhà điều dưỡng, nhà trẻ, nhà mẫu giáo 40 55 3 Phòng khám ở: bệnh viện đa khoa, chuyên khoa, nhà điều dưỡng, nhà nghỉ, phòng đọc, phòng ngủ trong khách sạn, trong nhà tập thể 40 55 4 Phòng học trong các trường (phổ thông, kỹ thuật , nghiệp vụ…) 40 55 5 Phòng khán giả trong các rạp, các câu lạc bộ, nhà văn hoá, gian hoà nhạc, phòng họp, hội trường, gian xử án… - 55 6 Phòng làm việc trong các trụ sở cơ quan viện thiết kế, viện nghiên cứu 40 55 7 Tiệm ăn, nhà ăn tập thể, phòng ăn của khách sạn, tiền sảnh của các loại phòng khán giả - 60 8 Của hàng bách hoá bán lẻ xen kẽ trong các khu nhà ở 45 60 9 Gian phòng của trung tâm thương mại, bách hoá trung tâm, các gian thể thao, gian hành khách của các ga xe lửa, ga hàng không, bến xe 55 70 10 Khu vực chợ trung tâm, hội chợ triển lãm lớn, sân vận động, bãi thể thao 55 70 11 Khu vực chợ xanh, vùng sinh hoạt văn hoá công cộng xen kẽ trong khu nhà ở - 65 12 Khu vực sân bãi thể thao trong khu nhà ở - 65 1.1.5. Nồng độ các chất độc hại Ngoài ba yếu tố nhiệt độ t, độ ẩm tương đối , vận tốc gió Wk đã nói ở trên, môi trường không khí còn phải được đảm bảo mức độ trong sạch nhất định, được đặc trưng bằng nồng độ các chất độc hại trong không khí. Các chất độc hại trong môi trường không khí có thể chia ra làm 3 loại chủ yếu: - Bụi: là các hạt vật chất có kích thước rất nhỏ, có thể xâm nhập vào cơ thể con nguời qua đường hô hấp và khó lọc sạch bằng các thiết bị thông thường. Tùy theo kích thước hạt bụi mà thời gian tồn tại của chúng ít hay nhiều. Hạt có kích thước càng nhỏ thì càng khó lắng đọng, thời gian tồn tại của nó trong không khí càng lâu và mức độ nguy hiểm đôí với con người càng cao khi chúng thâm nhập vào trong cơ thể con người. Trong các ngành như quang học, điện tử, cơ khí chính xác, phim ảnh, tin học…, ngoài nhiệt độ và ẩm độ, người ta còn chú ý đến độ nhiễm bẩn do bụi và các hạt lơ lửng khác.Ví dụ: trong phòng đặt máy vi tính thì số lượng các loại hạt không vượt quá 2.105 hạt/m3 . (chỉ tính hạt có kích thước lớn hơn 3 ) - Khí CO2 : Bình thường loại này không mang tính độc nhưng nếu ở nồng độ quá lớn sẽ làm giảm lượng O2 trong không khí và ảnh hưởng đến khả năng hô hấp của con người. - Các chất độc hại dạng khí và hơi (hay ở dạng bụi): Phát sinh trong quá trình sản xuất hay trong các phản ứng hoá học… Mức độ độc hại phụ thuộc vào cấu trúc hoá học, nồng độ của từng chất và thời gian tiếp xúc của con người với các chất đó. Nhẹ thì gây khó chịu, nồng độ lớn sẽ có thể gây chết hoặc hỏng chức năng của cơ thể tương ứng.Thời gian tiếp xúc lâu ở nồng độ nhỏ với các chất độc hại do nghề nghiệp sẽ gây ra những bệnh mãn tính, có hại đến sức khoẻ của con người. Như đã biết, một trong những vấn đề cơ bản khi thiết kế hệ thống điều hoà không khí cần chú ý là vấn đề thông gió cho không gian cần điều hoà. Không gian cần điều hoà là không gian tương đối kín, trong đó còn có con người cùng những loại vật dụng khác nhau. Do vậy, bên cạnh sự ảnh hưởng của bụi bặm và các vật dụng thì con người và hoạt động của con người là những nguyên nhân chính gây ra ô nhiễm không khí trong không gian cần điều hoà. Cụ thể những nguyên nhân đó là: - Do hít thở - Do hút thuốc lá - Do các loại mùi khác nhau từ cơ thể phát ra. Đây là nguyên nhân chính làm tăng lượng CO2, CO, nhiều loại vi khuẩn, nấm mốc gây bệnh và tạo ra các loại khí độc khác nhau trong không gian cần điều hoà. Để tạo ra một môi trường không khí trong lành thì cần phải thiết kế hệ thống thông gió với kỹ thuật phù hợp. Có thể hiểu thông gió là thay thế một lượng không khí trong không gian cần điều hoà bằng một lượng không khí mới, tươi, trong sạch lấy từ bên ngoài. Phương án cấp không khí tươi, trong sạch cũng rất đa dạng. Thông thường, trong điều hoà không khí người ta thường hoà trộn không khí tươi với không khí tuần hoàn, hay có thể dùng hoàn toàn không khí tươi lấy từ ngoài. Trước đây, nói đến ô nhiễm không khí là người ta thường nghĩ đến độ CO2 có trong không khí. Nhưng trong những năm gần đây, ngoài CO2 người ta còn lưu ý‎ đến việc khử mùi phát ra từ cơ thể con người và đang nghiên cứu tìm các chỉ số thích hợp để đáng giá tác động của yếu tố này đến môi trường. Dù vậy, cho đến nay, người ta vẫn sử dụng nồng độ CO2 như là chỉ số biểu diễn mức độ ô nhiễm. Bảng 1.5 sẽ chỉ ra ảnh hưởng của CO2 đến sức khoẻ của con người [2] Khi trong không gian phòng có nồng độ CO2 vượt quá mức quy định thì cần thiết phải bổ xung một lượng không khí mới. Lượng không khí tươi cần thiết cho một người trong một giờ phụ thuộc vào cường độ vận động của con người đó trong không gian cần điều hoà Bảng 1.6 sẽ chỉ rõ mối quan hệ giữa lượng không khí tươi cần cung cấp ứng với các loại cường độ lao động [2]. Ngoài những điều quan trọng ở trên, khi đánh giá mức độ vệ sinh của một môi trường nào đó theo nhiều yếu tố tổng hợp khác nhau, có thể tham khảo số liệu trong bảng 1.7 [2] Bảng 1.5: ảnh hưởng của CO2 đến sức khoẻ của con người Nồng độ CO2 (% thể tích) Phạm vi ảnh hưởng Ghi chú 0,07 Đây là mức độ chấp nhận được khi có nhiều người trong phòng Các giá trị này bản thân nó chưa được xem là mức độ nguy hiểm, tuy nhiên, với tư cách là chỉ số ô nhiễm không khí thì nó là con số cần lưu ‎ý nếu như nồng độ CO2 tiếp tục tăng 0,01 Nồng độ cho phép trong các trường hợp thông thường 0,15 Nồng độ cho phép khi dùng để tính toán thông gió 0,20,5 Nồng độ tương đối nguy hiểm 0,5 Nồng độ nguy hiểm 4 5 Hệ thần kinh bị kích thích, gây ra thở sâu và nhịp thở gia tăng. Nếu hít thở trong môi trường này kéo dài thì có thể gây ra nguy hiểm. 8 Nếu hít thở trong môi trường này kéo dài hơn 10 phút thì mặt sẽ đỏ bừng và bị đau đầu 18 Hết sức nguy hiểm, có thể dẫn đến tử vong Bảng 1.6: Lượng không khí tươi cần cung cấp ứng với các cường độ lao động STT Cường độ vận động K, m3/người.h Q, m3/người.h Khi =0,1% Khi =0,15% 1 Nghỉ ngơi 0,013 18,6 10,8 2 Rất nhẹ 0,022 31,4 18,3 3 Nhẹ 0,030 43,0 25,0 4 Trung bình 0,046 06,7 38,3 5 Nặng 0,074 106 61,7 Bảng 1.7: Một số tiêu chuẩn đánh giá mức độ vệ sinh môi trường STT Các yếu tố đánh giá Tiêu chuẩn đánh giá 1 Các hạt lơ lửng < 0,15 mg/m3 không khí 2 Nồng độ CO < 0,001 % theo thể tích 3 Nồng độ CO2 < 0,1% theo thể tích 4 Nhiệt độ 170C280C tuỳ trường hợp 5 Độ ẩm tương đối 40% 70% 6 Tốc độ chuyển động của không khí < 0,5m/s Như vậy có thể thấy được tầm quan trọng của việc thông gió cho không gian cần điều hoà. Điều đó góp phần loại bỏ các chất độc hại, khử được mùi khó chịu do con người hay các vật dụng tạo nên, tiêu diệt vi khuẩn gây bệnh, đảm bảo sức khoẻ cho con người làm việc trong một môi trường tốt. Tóm lại, các yếu tố trên có ảnh hưởng rất lớn đến sức khoẻ của con người, vì vậy việc thiết kế để tạo ra một môi trường khí hậu nhân tạo thích hợp với con người là hoàn toàn cần thiết, đặc biệt là trong sự phát triển ngày càng cao của khoa học công nghệ và sự gia tăng ô nhiễm của môi trường không khí. 1.2. Sự cần thiết của hệ thống điều hoà không khí Điều hoà không khí là ngành kỹ thuật có khả năng tạo ra bên trong các cồng trình kiễn trúc một môi trường không khí trong sạch, có nhiệt độ, và độ ẩm và vận tốc gió nằm trong phạm vi ổn định phù hợp với cảm giác nhiệt (tiện nghi nhiệt) của cơ thể con người ứng với các trạng thái lao động khác nhau, làm cho con người cảm thấy dễ chịu thoải mái, không nóng bức về mùa hè, rét buốt về mùa đông, bảo vệ được sức khỏe và phát huy được năng suất lao động cả chân tay lẫn trí óc. Ngoài mục đích tạo điều kiện tiện nghi cho cơ thể con người, điều hoà không khí còn có tác dụng phục vụ cho nhiều quá trình công nghệ khác nhau mà những quá trình này chỉ có thể được tiến hành tốt trong môi trường không khí có nhiệt độ và độ ẩm nằm trong giới hạn nhất định. 1.2.1. Trong sinh hoạt, bảo vệ sức khỏe cho con người ở tất cả các nước phát triển trên thế giới, dù ở vùng hàn đới hay nhiệt đới đều cần đến điều hoà không khí để đảm bảo môi trường không khí trong phòng theo yêu cầu. Việt Nam ta thuộc vùng khí hậu nhiệt đới nóng ẩm có gió mùa và gió “Phơn’ Trường Sơn (gió Lào – ở các địa phương Nghệ An, Hà Tĩnh), nhiệt độ trung bình năm khá cao, cộng vào đó độ ẩm tương đối của không khí cũng rất cao ngay cả ở các vùng gió Lào. Ví dụ ở Hà Nội, nhiệt độ không khí trên 260C xuất hiện trên 3500 giờ/năm chiếm gần 40% thời gian trong năm: độ ẩm trên 70% xuất hiện trên 7100 giờ/năm, tức chiếm 81% thời gian trong năm. ở thành phố Hồ Chí Minh, các giá trị nhiệt độ và độ ẩm nêu trên xuất hiện một cách tương ứng là 61% và 65% thời gian trong năm. Với nhiệt độ và độ ẩm nêu trên, cộng vào đó là bức xạ mặt trời qua cửa kính, nhất là các loại nhà công sở, nhà cao tầng theo phong cách kiến trúc hiện đại, diện tích cửa kính rất lớn, bên trong nhà lại có nhiều toả nhiệt, toả ẩm khác nhau như người, chiếu sáng, thiết bị điện- điện tử... Tất cả những yếu tố đó làm nhiệt độ và độ ẩm không khí trong phòng tăng cao, vượt xa so với giới hạn tiện nghi nhiệt đối với cơ thể con người. Chỉ có điều hoà không khí mới có thể giải quyết được vấn đề nêu trên. Ngày nay ta có thể hình dung được nếu không có điều hoà không khí trong các công trình trên thì liệu các công trình đó có phát huy được hiệu quả sử dụng hay không? Hiện nay nền kinh tế của nước ta đã có những bước tiến đáng kể, đời sống của nhân dân được cải thiện rõ rệt, nhiều nhà ở các tư nhân, ở các đô thị cũng đã thấy sự cần thiết phải lắp đặt hệ thống điều hoà không khí để đảm bảo môi trường vi khí hậu bên trong nhà phù hợp với điều kiện vệ sinh, đảm bảo sức khoẻ. Trong Y tế, điều hoà không khí ngày càng sử dụng rất rộng rãi. Nhiều bệnh viện được trang bị hệ thống điều hoà không khí trong các phòng điều trị để tạo môi trường vi khí hậu tối ưu giúp cho bệnh nhân chóng hồi phục sức khỏe. Các phòng vi khí hậu nhân tạo với độ trong sạch tuyệt đối của không khí và nhiệt độ, độ ẩm được khống chế ở mức tối ưu, không thay đổi là nhu cầu bức xúc để tiến hành nhiều nhiệm vụ và quá trình Y học quan trọng như nuôi cấy vắc xin, bảo quản mô, phẫu thuật.... Cũng cần biết rằng điều hoà không khí là khá tốn kém. Thông thường đầu tư ban đầu cho điều hoà không khí loại nhà công cộng chiếm khoảng 15-20% tổng kinh phí xây dựng và chiếm 60-70% chi phí sử dụng chung của toàn công trình. Mặc dù vậy, nhu cầu về điều hoà không khí để phục vụ sinh hoạt bảo vệ sức khoẻ cho cộng đồng dân cư, nhất là các đô thị lớn, là quá rõ ràng, không ai có thể phủ nhận được. 1.2.2. Trong sản xuất công nghiệp Thành phần không khí và các thông số vật lý của nó (nhiệt độ, độ ẩm) là điều kiện cần thiết, nhiều khi là bắt buộc, để tiến hành nhiều loại quá trình công nghệ khác nhau của nền công nghiệp hiện đại. Để thấy rõ vai trò của điều hoà không khí trong sản xuất công nghiệp, ta có thể xem xét một số trường hợp cụ thể sau đây [1]: - Trong ngành cơ khí chính xác, chế tạo dụng cụ đo lường, dụng cụ điện tử, vi mạch, quang học,.. độ trong sạch và sự ổn định của nhiệt độ và độ ẩm của không khí là điều kiện quyết định cho chất lượng, độ chính xác và độ bền của sản phẩm. Nếu các linh kiện, chi tiết tinh vi của máy đo, kính quang học được chế tạo trong điều kiện nhiệt độ và độ ẩm không ổn định thì độ co dãn khác nhau về kích thước của chi tiết sẽ làm cho độ chính xác của máy móc không đảm bảo, nhiều khi trở thành phế phẩm. Bụi thâm nhập vào bên trong máy móc tinh vi làm độ mài mòn các chi tiết tăng cao và dụng cụ chóng hư hỏng, chất lượng giảm sút rõ rệt, đặc biệt là các loại kính quanh học, đồng hồ… - Trong công nghiệp sợi và dệt, điều hoà không khí có ý nghĩa rất quan trọng. Khi độ ẩm cao, độ dính kết, ma sát giữa các sơ bông sẽ lớn và quá trình kéo sợi sẽ rất khó khăn, sợi kéo ra không được suôn sẻ đều đặn, ngược lại độ ẩm quá thấp sẽ làm cho sợi dễ bị đứt, năng suất kéo sợi sẽ bị giảm. Thông thường điều kiện tối ưu cho quá trình kéo sợi là nhiệt độ nằm trong khoảng 20-280C, độ ẩm từ 50-55%. Đối với quá trình dệt vải thì độ ẩm lại phải tương đối cao để sợi khỏi bị đứt và mặt vải được mịn. Độ ẩm không khí cho phân xưởng dệt nằm trong khoảng từ 70-75% là hợp lý, còn nhiệt độ cũng tương tự như quá trình kéo sợi (giới hạn của nhiệt độ áp dụng cho mùa đông, giới hạn trên cho mùa hè). - Công nghệ in, nhất là in nhiều màu, in tiền... đòi hỏi phải tiến hành trong điều kiện nhiệt độ, độ ẩm ổn định để kích thước của giấy không bị co dãn thất thường, lúc đó các mảng màu trên tờ in mới liền khít nhau, không bị sai lệch. Ngoài ra, nhiệt độ và độ ẩm của không khí ổn định còn tác dụng giữ cho màu sắc của mực in được ổn định, đồng đều. - Nhiều qúa trình trong công nghệ chế biến thực phẩm đòi hỏi phải có môi trường không khí thích hợp. VD: trong khâu chế biến thịt, sản xuất giò, xúc xích nếu độ ẩm sẽ làm cho sản phẩm khô hanh, giảm khối lượng và chất lượng sản phẩm. Ngược lại, nếu độ ẩm quá cao, cộng với nhiệt độ cao thì đó là môi trường tốt để vi sinh vật phát triển làm giảm chất lượng hoặc phân huỷ sản phẩm. Một đặc điểm nữa trong công nghiệp thực phẩm là lượng nhiệt và ẩm (hơi nước) toả ra bên trong phân xưởng tương đối lớn thường xảy ra hiện tượng đọng sương trên bề mặt kết cấu bao che hoặc bề mặt thiết bị máy móc công nghệ, gây mất vệ sinh, vì đó là môi trường tốt cho vi khuẩn, vi sinh vật phát triển. Tất cả những hiện tượng bất lợi nêu trên đều có thể giải quyết được bằng hệ thống điều hoà không khí. - Quá trình tạo mạch nha, làm lạnh nước, hoa quả lên men, ủ lên men bia... là các quá trình chính của công nghiệp sản xuất bia đều đòi hỏi phải tiến hành trong môi trường không khí có nhiệt độ và độ ẩm thích hợp. Trong công nghiệp chế biến và sản xuất chè đen, quá trình vò chè, ủ lên men có tác dụng làm cho chất dinh dưỡng trong lá chè tiếp xúc với không khí và oxi hoá kết hợp với các quá trình biến đổi sinh hóa khác tạo ra các axit amin, cố định màu sắc hấp dẫn và hương vị thông thường của chè. Các quá trình này đòi hỏi phải tiến hành ở điều kiện mát mẻ và độ ẩm cao. Quá trình ủ lên men của chè, sau khi vò đòi hỏi môi trường không khí hoàn toàn trong sạch, nhiệt độ nằm trong khoảng từ 18 dến 240C và độ ẩm từ 95-98%. ở công đoạn sàng chọn và đóng bao thành phẩm cũng như nhập kho lại đòi hỏi độ ẩm thấp: 50-55% để chè không ngậm ẩm thêm vào sau khi đã được sấy khô đến thuỷ phần 5-6% ở công đoạn trước đó. Công nghiệp chế biến thuốc lá và sản xuất thuốc điếu có đạt được năng suất và chất lượng cao hay không là nhờ một phần quan trọng vào hệ thống điều hoà không khí. Thuốc lá là loai nguyên liệu rất nhạy cảm với nhiệt độ và độ ẩm không khí, đặc biệt là độ ẩm. Ngoài ra, các nguyên vật liệu khác như giây cuốn điếu cũng có tính chất tương tự. Nếu nhiệt độ, độ ẩm không ổn định thì độ dẻo, kích thước của giấy cũng như tính chất cơ lý của sợi thuốc cũng thay đổi theo làm cho máy móc hoạt động kém hiệu quả và sản phẩm kém chất lượng. Độ ẩm quá thấp thì điếu thuốc lá dễ bị rỗ đầu. Đặc biệt ở công đoạn ủ lên men thuốc lá trước khi thái sợi, nhiệt độ và độ ẩm cần được duy trì theo một quy trình chặt chẽ nhất định: thời gian đầu trong 2 - 3 ngày, nhiệt độ được nâng dần lên từ nhiệt độ bình thường đến mức 50 : 600 C, sau đó nhiệt độ được giữ không đổi ở mức trên trong thời gian 6 - 7 ngày, cuối cùng là giai đoạn hạ nhiệt độ từ từ trở về nhiệt độ bình thường trong khoảng thời gian 2 - 3 ngày. Trong suốt quá trình nêu trên độ ẩm được khống chế ở mức 90 – 95% Tất cả những yêu cầu công nghệ nêu trên đều phải cần đến hệ thống điều hoà không khí. Ngoài ra, trong các phân xưởng chế biến thuốc lá vấn đề ô nhiễm bụi và hơi khí độ hại như hơi nicôtin, hơi hương liệu để phun tẩm vào sợi thuốc là những vấn đề rất quan trọng và khó khăn mà người kỹ sư Thông gió - Điều hòa không khí - Môi trường khí phải giải quyết để bảo vệ môi trường, đảm bảo sức khỏe cho người lao động. Các thông số của môi trường không khí trong các nhà máy sản xuất phim, giấy ảnh cũng cần được duy tri ở mức nhất định và chặt chẽ bằng hệ thống điều hoà không khí. Bụi rất dễ bám vào bề mặt phim, giấy ảnh làm giảm chất lượng sản phẩm. Nhiệt độ cao của không khí trong phân xưởng làm cho nóng chảy lớp thuốc ảnh phủ trên bề mặt phim và giấy ảnh. Độ ẩm quá thấp gây ra hiện tượng khô vênh, cong queo của giấy và phim. Ngược lại, độ ẩm quá cao làm cho sản phẩm dính bết vào nhau. Còn rất nhiều quá trình công nghệ khác đòi hỏi phải có điều hoà không khí mới tiến hành được hiệu quả. Điều này ta có thể tìm hiểu và nghiệm thấy trong thực tế sản xuất nhất là ở thời đại công nghiệp phát triển ở trình độ cao trong nước cũng như trên thế giới. 1.2.3. Trong lĩnh vực bảo quản công trình lịch sử, văn hóa, nghệ thuật Ta có thể tự hào là trên đất nước ta có một công trình lịch sử vĩnh cửu, tầm cỡ nhất nhì trên thế giới, đó là Lăng Chủ tịch Hồ Chí Minh. Công trình này có tồn tai vĩnh hằng hay không một phần quan trọng là nhờ vào hệ thống điều hoà không khí. Độ tinh khiết của môi trường không khí ở những khu vực trọng yếu của lăng phải là tuyệt đối, còn nhiệt độ và độ ẩm ở những khu vực này phải duy trì ở mức 16 ± 0,5 0C và 75 ± 5% quanh năm bất kể thời tiết bên ngoài thay đổi như thế nào. Điều hoà không khí có ý nghĩa thiết yếu trong các phòng thí nghiệm phục vụ cho công tác nghiên cứu khoa học; cụ thể là thành phần và các thông số nhiệt độ, độ ẩm của không khí phải được giữ ở mức không đổi để tạo ra các kết quả tương tự trong lĩnh vực sinh học, sinh hóa, sinh thái học... Đối với quá trình bảo quản và khai thác các mẫu đo lường chuẩn, yêu cầu về thành phần và thông số vật lý của môi trường không khí xung quanh là hết sức nghiệm ngặt mà chỉ có điều hoà không khí mới đáp ứng được. Để bảo quản những giá trị vĩ đại của văn hóa - lịch sử như tranh, ảnh, tượng, sách cổ, hiện vật... trong các phòng trưng bày, viện bảo tàng, thư viện v.v. lưu truyền cho nhiều thế hệ mai sau thì điều cốt yếu là phải tạo ra môi trường không khí có thành phần trong sạch với nhiệt ._.độ và độ ẩm không thay đổi ở mức thích hợp. Rõ ràng là môi trường không khí với các thông số thích hợp của nó có thể làm chậm lại một cách đáng kể hoặc ngừng hẳn quá trình phá hủy của nó mà người ta thường gọi là "sức phá hủy của thời gian" Tóm lại, điều hoà không khí cho các mục đích nêu ra trên đây có ý nghĩa kinh tế, lịch sử, văn hóa vô cùng to lớn . 1.3. Giới thiệu sơ lược công trình “ Trung tâm kỹ thuật Y tế cao cấp” và vai trò của hệ thống điều hoà không khí 1.3.1. Giới thiệu sơ lược về công trình “ Trung tâm kỹ thuật Y tế cao cấp” Công trình “ Trung tâm kỹ thuật Y tế cao cấp” là công trình được nhà nước đầu tư xây dựng với mục đích tạo nên một trung tâm Y tế với đầy đủ trang thiết bị hiện đại, đáp ứng được những đòi hỏi ngày càng cao của công tác Y tế. Được xây dựng trên một mặt bằng rộng khoảng 1450 m2 với 6 tầng, được trang bị tới 3 thang máy, một sân đỗ trực thăng, 15 máy chạy thận nhân tạo, 2 phòng mổ và khu hậu phẫu được trang bị hiện đại với hệ thống cung cấp O2 tới tận giường bệnh Tầng 1: Khoa Cấp cứu hồi sức: 16 giường Tầng 2: Khoa chẩn đoán hình ảnh Tầng 3: Khu phòng mổ Tầng 4: Khu điều trị bệnh nhân Tầng 5: Khoa thận nhân tạo và khoa Thăm dò chức năng Tầng 6: Khoa cận lâm sàng và Xét nghiệm Khoa Sinh Hoá, khoa Huyết học và khoa vi sinh vật Trung tâm kỹ thuật Y tế cao cấp đã đáp ứng được những yêu cầu đặc biệt, nên ngoài trang thiết bị Y tế, cơ sở vật chất hiện đại, công trình còn có kiến trúc tương đối đẹp, lịch sự, tạo nên một tổng thể kiến trúc hài hoà. Là một công trình Y tế có những nét đặc thù riêng, nhà “Trung tâm kỹ thuật Y tế cao cấp” được phân thành nhiều phòng với kích thước và chức năng rất khác biệt. Có một số phòng đòi hỏi một chế độ nhiệt độ, độ ẩm, độ sạch của không khí hết sức khắt khe như đối với phòng mổ (tầng 3), phòng hồi sức cấp cứu (tầng 1), phòng chạy thận nhân tạo (tầng 5) … , tại các phòng này, ngoài việc cần một môi trường vi khí hậu thực sự tiện nghi, môi trường không khí trong phòng còn đòi hỏi phải sạch, tuyệt đối tránh nhiễm khuẩn gây ra các tai biến sau phẫu thuật cho các bệnh nhân đang trong tình trạng nguy kịch sau phẫu thuật, các bệnh nhân mắc các bệnh hiểm nghèo (cấp cứu)… Về kết cấu công trình, công trình được xây dựng theo phương pháp thông thường hiện nay, kết cấu chịu lực là hệ khung dầm bê tông cốt thép, các tường ngăn giữa các phòng là 1 lớp gạch đỏ. Các tường ngăn cách toà nhà với bên ngoài cũng được xây gạch đỏ 2 lớp. Toàn bộ các tường bao và tường ngăn không phải chịu lực. Để đảm bảo chiếu sáng tự nhiên, ngoài hệ thống chiếu sáng nhân tạo bằng hệ thống đèn bố trí trên trần, các cửa sổ được làm bằng kính một lớp màu xanh dày 5 mm có rèm che trong. Về nội thất, hầu hết các phòng làm việc, các phòng bệnh trong toà nhà đều được bố trí trần thạch cao tấm có kích thước 600x600 mm. Riêng các phòng mổ, do yêu cầu độ kín cao, tránh rơi bụi bẩn từ trần xuống nên được bố trí trần thạch cao xương chìm có bả matit. Khoảng cách từ trần thật đến trần giả là 500 mm. Khoảng cách từ bụng dầm thấp nhất xuống trần giả là 250 mm. 1.3.2. Vai trò của hệ thống điều hoà không khí đối với công trình Việc lắp đặt một hệ thống điều hoà không khí đảm bảo duy trì được chế độ nhiệt ẩm, duy trì được hàm lượng oxi, khống chế nồng độ các chất độc hại của môi trường không khí theo tiêu chuẩn là hết sức cần thiết đối với công trình “ Trung tâm kỹ thuật Y tế cao cấp”. Như đã giới thiệu ở phần trên, “Trung tâm kỹ thuật Y tế cao cấp” là một công trình Y tế có quy mô lớn và được trang bị rất nhiều trang thiết bị hiện đại như máy chụp X quang, máy thăm dò chức năng điện não, máy chạy thận nhân tạo, máy siêu âm, đèn mổ… Cùng với đèn chiếu sáng và các thiết bị văn phòng (máy vi tính. Máy copy, máy in…) các thiết bị này trong quá trình vận hành đã toả ra một nguồn nhiệt không nhỏ. Bên cạnh lượng nhiệt toả ra từ các máy móc, thiết bị khi vận hành, không thể không kể đến lượng nhiệt toả ra từ con người (bệnh nhân, y bác sỹ, người nhà bệnh nhân…) và lượng nhiệt bức xạ qua các cửa kính (có diện tích không nhỏ), qua mái… Cùng với lượng nhiệt toả ra lớn, do có số lượng người làm việc, người điều trị, kéo theo số người khách đến khám bệnh và đến thăm bệnh nhân rất đông nên lượng ẩm toả ra (mồ hôi, hơi người) là rất lớn. Chính lượng nhiệt thừa, ẩm thừa toả ra từ các nguồn kể trên đã tạo nên một môi trường gây khó chịu cho con người. Các nguồn thải từ bệnh nhân như thuốc gây mê trong phòng mổ, hoá chất, từ các bông băng, từ các khu vệ sinh… là những nguồn gây ô nhiễm không khí rất nguy hiểm. Trong một môi trường khí hậu ẩm, nóng và có mức độ ô nhiễm cao như vậy thì ngay cả những người bình thường khoẻ mạnh như các y bác sỹ, cán bộ công nhân viên của bệnh viện cũng sẽ cảm thấy mệt mỏi, căng thẳng, giảm hiệu suất làm việc. Đối với các bệnh nhân nặng có nguy cơ tử vong do nhiễm trùng sẽ cao hơn rất nhiều. Các bệnh nhân mắc các bệnh không quá ngặt nghèo thì thời gian hồi phục và điều trị sẽ dài hơn. Nguy hiểm hơn bệnh viện lúc này trở thành một ổ dịch, là nơi hình thành và phát triển của nhiều loại bệnh lây nhiễm. Nếu mùa hè khí hậu nóng ẩm rất khó chịu thì mùa đông nước ta lại có một đợt rét rất khắc nghiệt. Những đợt rét này chính là nguyên nhân gây ra rất nhiều bệnh phổ biển và khá nguy hiểm như bệnh viêm phổi, đau nửa đầu, viêm họng, cúm dịch... Đối với những bệnh nhân nặng thì những đợt rét này rất có thể là nguyên nhân quyết định gây ra tử vong. Qua những phân tích trên ta có thể đi đến kết luận: Việc tạo ra một môi trường vi khí hậu thật vệ sinh, đảm bảo các thông số nhiệt ẩm tiện nghi nhất cho Trung tâm Y tế kỹ thuật cao cấp là hết sức cần thiết. Do đó, cần lắp đặt một hệ thống điều hoà không khí đảm bảo duy trì được chế độ nhiệt ẩm, duy trì được hàm lượng oxi, khống chế nồng độ các chất độc hại của môi trường không khí theo tiêu chuẩn là hết sức cần thiết. Cũng theo phân tích trên đây, để có một điều kiện môi trường tiện nghi trong suốt cả năm, cần phải lắp đặt một hệ thống điều hoà không khí 2 chiều: làm mát không khí về mùa hè và suởi ẩm không khí về mùa đông. (Quá trình thiết kế tuân thủ theo tiêu chuẩn TCVN 5678-92. Quá trình chế tạo, lắp đặt tuân thủ theo tiêu chuẩn TCXD 232). Theo yêu cầu của chủ đầu tư, do kinh phí cấp cho điều hoà còn hạn chế, nên chỉ lắp đặt điều hoà không khí cho những vùng vần thiết nhất đã được chỉ định và việc thiết kế cần tính tới khả năng mở rộng trong tương lai. Đồng thời những vùng được chỉ định lắp đặt hệ thống điều hoà không khí đều được cho trước trong các số liệu cần thiết phục vụ cho việc tính toán. Các số liệu này được nêu trong bảng 1.8 “Các số liệu ban đầu”. Các số liệu ban đầuCác số liệu ban đầuChương 2 Phân tích lựa chọn phương án thiết kế hệ thống điều hoà không khí “trung tâm kỹ thuật Y tế cao cấp” 2.1. Các yêu cầu chung của hệ thống Trước khi thiết kế cần xác định một số yêu cầu chung cho toàn bộ hệ thống để từ đó đưa ra phương án thiết kế tổng thể có khả năng đáp ứng tối đa các yêu cầu đề ra. Hệ thống điều hoà không khí sẽ được thiết kế theo những quan điểm hay định hướng thiết kế sau : Đảm bảo các thông số nhiệt ẩm và độ sạch của không khí trong mọi điều kiện thời tiết. Lưu lượng không khí tươi cung cấp cho toà nhà nhờ hệ thống điều hoà không khí phải đảm bảo đáp ứng trị số cao trong giải trị số cho phép. Cần thiết kế, lắp đặt hệ thống điều hoà không khí đảm bảo điều hoà cho các không gian đệm như: sảnh, hành lang, sảng chờ thang máy,…tránh thay đổi nhiệt độ đột ngột gây sốc trong quá trình đi lại giữa các khu vực ra vào toà nhà. Đặc biệt là các khu thường xuyên có bệnh nhân nặng đi qua như hành lang nối phòng mổ và khu hậu phẫu. Nhiệt độ, độ ẩm và độ sạch của không khí có thể đặt và duy trì ở các mức độ khác nhau tuỳ theo yêu cầu sử dụng. Các phòng đặc biệt như phòng mổ, phòng hậu phẫu, phòng chạy thận nhân tạo cần có biện pháp vô trùng. Tổ chức phân phối không khí, thông gió một cách hợp lí, tránh hiện tượng lan truyền không khí giữa các phòng gây ô nhiễm. Cần lưu ý tới những yêu cầu đặc thù đối với các ngành y tế. Do sự cần thiết của hệ thống điều hoà không khí nên hệ thống điều hoà không khí được thiết kế phải có độ tin cậy cao, đảm bảo hoạt động liên tục. Do đây là một công trình đòi hỏi có năng suất lạnh lớn, hệ số an toàn cao nên rất có thể trong hầu hết thời gian hệ thống không chạy hết công suất. Vì vậy để giảm chi phí vận hành, tiết kiệm điện năng, hệ thống điều hoà không khí được thiết kế phải có khả năng tự điều chỉnh công suất theo phụ tải nhiệt thực tế của toà nhà. Như đã nêu ở trên, toà nhà “Trung tâm kỹ thuật Y tế cao cấp" là một công trình không những được trang bị đầy đủ các trang thiết bị hiện đại mà còn có kiến trúc và nội thất đẹp, lịch sự. Vì vậy, hệ thống điều hoà không khí cần được thiết kế đảm bảo không ảnh hưởng tới nội thất, phá vỡ cảnh quan kiến trúc của công trình và cần giảm tối đa độ ồn của hệ thống. 2.2. Phân tích các phương án điều hoà không khí Theo định hướng thiết kế đã trình bày ở trên thì hệ thống điều hoà không khí ngoài việc phải đảm bảo duy trì được chế độ nhiệt ẩm theo các tiêu chuẩn còn cần phải đảm bảo cung cấp cho con người trong tòa nhà một lượng không khí tươi đủ lớn và đảm bảo điều kiện vệ sinh, đồng thời hút thải ra ngoài các khí gây ô nhiễm. Nói cách khác, hệ thống phải mang đầy đủ ý nghĩa của một hệ thống  ‘thông gió và điều tiết không khí’. Việc lựa chọn hệ thống điều hoà thích hợp cho công trình là hết sức quan trọng trong việc đảm bảo cho hệ thống đáp ứng được đầy đủ những yêu cầu của công trình. Vì vậy, ngay từ ban đầu ta có thể loại bỏ ngay phương án điều hoà cục bộ sử dụng rất nhiều máy điều hoà loại cửa sổ hoặc 2 cục làm mất mỹ quan công trình mà không đảm bảo được yêu cầu thông gió và xin phép chỉ trình bày và phân tích các phương án điều hoà có thể đáp ứng được các yêu cầu về thông gió. Công trình “Trung tâm kỹ thuật Y tế cao cấp” là không gian có ẩm thừa cao và không đòi hỏi độ ẩm cao như các phân xưởng công nghiệp nên quá trình xử lý không khí chỉ bao gồm: Quá trình làm lạnh, quá trình sưởi ẩm, quá trình giảm ẩm mà không có quá trình lắng ẩm. Theo các dữ kiện cũng không có không gian đòi hỏi độ ẩm cao (như phòng thí nghiệm). Vì vậy, chúng ta không cần xem xét tới việc sử dụng buồng điều không kiểu uớt cho công trình này. Trong quá trình thiết kế nếu có trường hợp cần tăng ẩm thì sẽ xem xét phương án lắp đặt thêm các thiết bị phun ẩm bổ sung. Như vậy, theo các phân tích trên đây, ta sẽ chỉ xem xét tới các phương án điều hoà không khí trung tâm với các buồng máy điều hoà không khí kiểu khô. Có rất nhiều cách phân loại các hệ thống điều hoà không khí. Cách phân loại theo buồng điều không: có buồng điều không kiểu ướt và buồng điều không kiểu khô. Đối với buồng điều không kiểu khô cũng có nhiều cách phân loại: phân loại chất tải lạnh, phân loại theo phương pháp làm mát… Trong phạm vi một đồ án thiết kế, không đi sâu vào các cách phân loại mà chỉ xin nêu ra đây một số phương án điều hoà không khí trung tâm thường được sử dụng hoặc có thể sử dụng được cho toà nhà “ Trung tâm Y tế kỹ thuật cao cấp”. Trong đó có thể có những phương án còn rất mới mẻ trong điều kiện Việt Nam hiện nay, từ đó đi đến lựa chọn hoặc kết hợp chúng để có một phương án giải quyết tối ưu nhất. Phương án này có thể là một trong số các phương án đã nêu hoặc có thể là kết quả của sự kết hợp giữa các phương án. 2.2.1. Hệ thống điều hoà không khí dùng trực tiếp tác nhân lạnh làm chất tải lạnh Đối với các trường hợp không gian điều hoà có kích thước nhỏ, yêu cầu kỹ thuật không phức tạp, thông thường người ta sử dụng các máy điều hoà không khí kiểu cục bộ. Trong đó, máy điều hoà không khí loại cửa sổ có dạng hình khối chữ nhật, bên trong người ta lắp đặt đầy đủ và hoàn chỉnh các bộ phận cần thiết của một máy điều hoà. Như vậy, đối với loại máy này, khi sử dụng thì chỉ phải lựa chọn vị trí thích hợp và đục tường để gắn máy vào. Tuy nhiên, ngay từ ban đầu ta đã lưu ý là máy điều hoà dạng cục bộ không phù hợp với công trình do đó ta không đi sâu phân tích các ưu nhược điểm của chúng mà chỉ xem xét với các máy điều hoà kiểu tủ. Trong trường hợp phụ tải và kích thước của không gian điều hoà cần điều hoà lớn hơn, có thể sử dụng loại máy điều hoà kiểu tủ (Packaged Unit). Về mặt cấu tạo, loại máy này giống loại máy điều hoà cửa sổ, tức là tất cả các bộ phận đều nằm trong một vỏ máy, nếu phân loại theo cách truyền tải lạnh, ta có: - Kiểu tủ điều hoà thổi gió lạnh trực tiếp vào không gian cần điều hoà. - Kiểu tủ điều hoà truyền tải lạnh bằng không khí thông qua đoạn ống ngắn. - Kiểu tủ điều hoà dùng ống dẫn hơi dài để phân phối gió lạnh. Đối với những máy có sử dụng đường ống cấp không khí, có thể có đường ống hồi không khí về hoặc không. Trong thực tế đối với trường hợp có sử dụng gió hồi, người ta sử dụng không gian phía trên trần giả để thay thế cho đường ống. Bằng cách này chi phí về đường ống được giảm bớt, tuy nhiên mức độ đồng đều sẽ không cao. Việc giải nhiệt cho tác nhân lạnh trong quá trình ngưng tụ, có thể dùng gió hay nước. 2.2.2. Hệ thống điều hoà không khí với chất tải lạnh là không khí Đối với các không gian điều hoà có phụ tải lớn thì các hệ thống điều hoà đã nêu ở trên (mục 2.2.1) sẽ không thích hợp. Hình 2.1 Trình bày sơ đồ nguyên tắc của hệ thống điều hoà không khí hoàn toàn dùng không khí làm chất trung gian để chuyển tải lạnh. Từ sơ đồ, ta thấy về cơ bản hệ thống gồm những chi tiết và thiết bị như sau: Máy lạnh: Dùng để cung cấp nước lạnh. Thông thường đây là cụm thiết bị hoàn chỉnh có các bộ phận như: máy nén lạnh, bình ngưng và bình bốc hơi có dạng thân nằm ngang với nước được chuyển động trong các ống trao đổi nhiệt. Để giải nhiệt cho quá trình ngưng tụ, ta thấy người ta sử dụng nước và sau đó là tháp giải nhiệt làm phương tiện trung gian chuyển tải nhiệt lượng đó ra môi trường. AHU (Air Handling Unit): là thiết bị chính dùng để làm mát lượng không khí cấp vào không gian cần điều hoà. AHU bao gồm: - Coil lạnh. - Quạt. - Bộ lọc không khí. - Cơ cấu điều chỉnh lưu lượng gió ở đường lấy gió tươi và đường rút gió hồi. Đường ống cấp không khí vào không gian cần điều hoà (còn gọi là đường ống đi). Các miệng thổi: để phân phối gió lạnh vào không gian cần điều hoà sao cho bảo đảm được các yêu cầu về tốc độ không khí và sự phân bố nhiệt độ trong vùng ưu tiên. Các miệng hút và đường ống hồi (hay còn gọi là đường ống về): để đưa không khí trong không gian cần điều hoà quay về AHU và thải bỏ một phần ra ngoài trời. Quạt hút gió hồi (có thể có hay không). Hệ thống đường ống dẫn nước (hay tác nhân lạnh) đến coil lạnh. Thiết bị cung cấp môi chất‎ để làm nóng không khí khi hệ thống hoạt động vào mùa đông. Miệng thải một phần không khí hồi ra ngoài trời. Hình vẽ 2.1: Hệ thống điều hoà không khí với chất tải lạnh là không khí Không gian cần điều hoà Đường ống đi AHU Tháp giải nhiệt Bơm nước giải nhiệt bình ngưng Máy lạnh Bơm nước lạnh Thiết bị cấp môi chất nóng Đường hút gió tươi Van điều chỉnh lượng gió hồi Đường gió hồi Điều chỉnh lượng gió thải Sơ đồ hình 2.1 được xem là khá phổ biến nếu dùng không khí làm chất tải lạnh. Từ sơ đồ, ta thấy không khí tươi ở ngoài trời được cho vào hoà trộn với không khí hồi theo một tỷ lệ yêu cầu, sau đó đi qua bộ lọc, coil lạnh và đi vào đường ống cấp gió. ở trường hợp này, thông thường độ chứa hơi và nhiệt độ của không khí cấp vào nhỏ hơn các giá trị tương ứng của không khí trong không gian cần điều hoà. Chính vì vậy, cho nên quá trình giải phóng lượng nhiệt thừa ẩn và hiện trong không gian đó mới có thể diễn ra. Do nhiệt độ bề mặt của các đường ống dẫn không khí hơi thấp, có khả năng thấp hơn nhiệt độ đọng sương của lớp không khí bao quanh, cho nên cần phải bọc ống dẫn bằng một lớp cách nhiệt có bề dày thích hợp để tránh hiện tượng đọng sương. Ngoài ra, việc bọc cách nhiệt đường ống dẫn không khí còn cần thiết nhằm mục đích hạn chế bớt tổn thất lạnh khi không khi di chuyển trong ống dẫn.ở các AHU thông thường chúng ta thấy quạt cấp gió được lắp đặt phía sau Coil lạnh nếu tính theo chiều chuyển động của dòng không khí. Khi thiết kế đường ống cấp gió, cần lưu ý đến lưu lượng và cột áp của quạt để có sự phù hợp cần thiết. ở các hệ thống điều hoà dùng không khí làm chất tải lạnh, việc lắp đặt đường gió hồi và đường gió thải được xem là cần thiết. Nhờ những đường ống này, áp suất trong phòng không bị gia tăng, do đó không ảnh hưởng xấu đến sự hoạt động của quạt. Trong trường hợp nếu đường ống hồi khá dài, người ta có thể đặt thêm quạt trên đường ống này để hỗ trợ quạt cấp trong việc làm cho dòng không khí chuyển động. Ưu điểm của hệ thống này là khả năng hoàn thiện điều kiện môi trường trong không gian cần điều hoà. Nhờ có sự chuyển động liên tục của không khí vào và ra, độ ô nhiễm của không khí sẽ giảm bớt đáng kể và các loại mùi khó chịu cũng sẽ được thải ra ngoài, Tuy nhiên, nhược điểm lớn nhất của phương pháp này là độ choán chỗ khá lớn của hệ thống ống dẫn không khí. Nếu không gian cần điều hoà bao gồm nhiều không gian riêng biệt khác nhau, có mức độ cấu trúc phức tạp, độ cao và độ xa khá lớn thì không nên dùng phương pháp này. Qua hình 2.1 ta thấy vào mùa đông có thể cho thấy hệ thống máy lạnh ngừng hoạt động, lúc đố thiết bị 8 sẽ cung cấp môi chất nóng (ví dụ nước nóng hay hơi nước) cho AHU và không khí nóng sẽ được cấp vào các không gian cần điều hoà để làm nhiệm vụ sưởi ấm. Do mức độ yêu cầu điều chỉnh phụ tải và khống chế các thông số trong không gian cần điều hoà có khác nhau, thực tế ta có thể gặp hệ thống với không khí là chất tải lạnh ở các dạng sau đây: - Theo sơ đồ ống dẫn không khí: Ta có loại 1 ống dẫn và loại 2 ống dẫn Nếu hệ thống có 2 ống dẫn thì sẽ có một ống dẫn không khí lạnh và một ống dẫn không khí nóng. - Theo cách điều chỉnh và khống chế lưu lượng không khí : Ta có hệ thống với lưu lượng không thay đổi (Constant Volume) và hệ thống với lưu lượng thay đổi được (Variable Air Volume –VAV). - Theo yêu cầu khống chế nhiệt độ, giá trị điểm đọng sương, lưu lượng và độ trong sạch của không khí: Có loại đơn vùng và đa vùng. ở loại đơn vùng, các thông số đã nêu được điều khiển theo yêu cầu kỹ thuật của vùng chính. ở loại đa vùng, việc điều khiển được tiến hành trên cơ sở có quan tâm đến yêu cầu của tất cả các vùng. 2.2.3. Hệ thống điều hoà không khí với chất tải lạnh là nước Để khắc phục những nhược điểm đã nói ở trên của hệ thống điều hoà không khí với chất tải lạnh là không khí, có thể thay chất tải lạnh bằng nước để tiết kiệm không gian, giảm khó khăn trong quá trình lắp đặt và hạ thấp chi phí đầu tư. Do vậy, hệ thống với chất tải lạnh là nước được xem thích hợp cho những toà nhà cao tầng, có nhiều không gian riêng biệt, có cấu trúc phức tạp và có thể có những yêu cầu không đồng nhất. Về cơ bản, sơ đồ của hệ thống với chất tải lạnh là nước cũng có các bộ phận giống như mô tả ở hình 2.1, ngoại trừ đường ống dẫn không khí. Trong trường hợp này, thiết bị mà ta gọi là AHU được đặt ngay trong không gian cần điều hoà thường được gọi là FCU, có kích thước nhỏ hơn AHU. Như vậy, với mỗi không gian cần điều hoà riêng biệt có các FCU với các số lượng khác nhau. Vào mùa hè, nước lạnh từ các máy lạnh sẽ đưa đến các FCU để làm mát không khí trong không gian cần điều hoà. Về mùa đông, các thiết bị cung cấp các môi chất nóng đưa vào các FCU để sưởi ấm. Có thể thấy rằng, bằng cách này, những nhược điểm của hệ thống dùng chất tải lạnh bằng không khí đã được giải quyết. Tuy nhiên, hệ thống dùng chất tải lạnh bằng nước không có những ưu điểm của hệ thống dùng chất tải lạnh bằng không khí đã nêu trên. Rõ ràng, không khí vào và ra khỏi AHU hoàn toàn là không khí trong không gian cần điều hoà mà không phải là không khí tươi ở ngoài trời. Trong trường hợp cần phải sử dụng phương án này cần thiết phải tạo một đường lưu thông cưỡng bức không khí nhằm cải thiện một phần nào nhược điểm đã nói trên. 2.2.4. Hệ thống điều hoà không khí với chất tải lạnh kết hợp nước với không khí Một cách tổng quát, hệ thống dùng nước và không khí làm chất tải lạnh có thể bao gồm các bộ phần và thiết bị sau: Máy sản xuất nước lạnh có nhiệm vụ cung cấp nước lạnh cho các thiết bị xử lí không khí như máy AHU hoặc FCU. Đây là một tổ hợp máy lạnh hoàn chỉnh và thường được chế tạo theo kiểu nguyên cụm. AHU (Air Handling Unit) là thiết bị chính để xử lý không khí trước khi cấp vào không gian điều hoà. Đường ống cấp gió sau khi đã được xử lý tới không gian điều hòa. Thông thường là một đường có nhiều nhánh rẽ. Điểm xuất phát chung của đường ống này là AHU, điểm cuối cùng của từng đường ống nhánh có thể là đầu vào của các FCU hay có thể là chính bản thân của không gian cần điều hoà. Đường ống hồi và đường ống thải. Các FCU trong từng không gian cần điều hoà . Thiết bị cung cấp môi chất nóng Như đã trình bày ở trên, hệ thống điều hoà không khí với chất tải lạnh là nước hay là không khí đều có ưu nhược điểm riêng. Đặc biệt, ta thấy rằng, nhưng ưu điểm của hệ thống này lại là nhược điểm của hệ thống kia và ngược lại. Chính vì vậy, phương pháp kết hợp không khí và nước làm chất tải lạnh thường được các nhà thiết kế sử dụng nhằm phát huy ưu điểm của từng phương pháp riêng rẽ và hạn chế những nhược điểm của chúng. Hình 2.2 trình bày sơ đồ nguyên l‎ý của hệ thống điều hoà không khí với chất tải lạnh kết hợp nước với không khí. Về cơ bản, sơ đồ hầu như được thiết lập theo kiểu tổng hợp của cả hai hệ thống hoàn toàn dùng nước hay không khí làm chất tải lạnh. Trong sơ đồ này, người ta dùng AHU để làm mát lượng không khí cấp vào các không gian cần điều hoà. ở đầu vào AHU, trong một số trường hợp người ta dùng hoàn toàn gió tươi, ở một số trường hợp khác, có thể là sự hoà trộn giữa không khí và không khí hồi. Bên trong mỗi không gian cần điều hoà, thông thường người ta đặt một thiết bị là FCU để làm mát không khí, có cấu tạo giống AHU nhưng có kích thước nhỏ hơn. Hình vẽ 2.2: Hệ thống điều hoà không khí với chất tải lạnh là nước kết hợp với không khí Bộ phận điều chỉnh lưu lượng thải Quạt gió hồi và thải Đường gió hồi Không gian cần điều hoà Fan Coil Unit (FCU) Tháp giải nhiệt Cụm máy lạnh Thiết bị cấp môi chất nóng Đường hút gió tươi Điều chỉnh lưu lượng gió tươi Bộ lọc Coil lạnh 13. Quạt cấp Kết luận Từ những phân tích đặc điểm của các hệ thống, cho phép đưa ra một số kết luận để lựa chọn công nghệ điều hoà không khí đối với công trình “Trung tâm kỹ thuật Y tế cao cấp”: Hệ thống kiểu cục bộ: Không sử dụng được vì phá vỡ cảnh quan kiến trúc của công tình, năng suất nhỏ không đáp ứng được không gian cần điều hoà, độ ồn cao, khả năng khống chế nhiệt độ, độ ẩm kém. Sau một thời gian sử dụng sẽ bị hư hỏng hàng loạt. Hệ thống kiểu phân tán: Không sử dụng được vì đòi hỏi phải đặt nhiều phòng điều không do đó tốn diện tích sử dụng mặt bằng rất lớn. Hệ thống trung tâm với chất tải lạnh là không khí: Không sử dụng được vì hệ thống đòi hỏi phải có buồng điều không có kích thước lớn và hệ thống đường ống dẫn không khí cũng chiếm mất nhiều không gian. Với điều kiện cụ thể của công trình, do yêu cầu độ cao thông thoáng của các phòng nên trần giả hẹp, có chỗ khoảng cách từ trần giả đến bụng dầm chỉ có 250 mm, nên khó bố trí đường ống dẫn không khí trong đó. Mặt khác, trần giả còn là nơi bố trí, lắp đặt các hệ thống kỹ thuật khác như hệ thống điện chiếu sáng, hệ thống chống cháy, hệ thống nước cấp, nước thải… Hệ thống trung tâm với chất tải lạnh là nước: Với những ưu điểm chủ yếu của hệ thống là kích thước đường ống dẫn nước nhỏ, không yêu cầu có buồng điều không, có các máy làm lạnh nước có thể bố trí riêng biệt, nên rất phù hợp với đặc điểm công trình này. Đặc biệt chất tải lạnh là nước sẽ không có tác hại lớn đối với các phòng chức năng khi có sự cố xảy ra như khi dùng ống dẫn môi chất lạnh trực tiếp. Tuy nhiên, hệ thống kiểu này cũng có một nhược điểm là khó bổ xung được không khí tươi, do vậy ta phải khắc phục bằng phương pháp lắp đặt hệ thống quạt thông gió cưỡng bức để bổ xung không khí tươi, cải thiên môi trường cần điều hoà. Chương 3 tính toán cân bằng nhiệt ẩm đối với hệ thống điều hoà không khí “Trung tâm Kỹ thuật Y tế cao cấp” 3.1. xác định các thông số tính toán Qua phân tích đặc điểm của công trình “ Trung tâm Kỹ thuật Y tế cao cấp” đã cho thấy toà nhà không có những đòi hỏi nghiêm ngặt về chế độ nhiệt ẩm như các phòng thí nghiệm, các phòng bào chế dược phẩm…Hơn nữa, việc đầu tư, lắp đặt một hệ thống điều hoà không khí cho một công trình công cộng như bệnh viện lại là một khoản đầu tư không nhỏ. Từ yêu cầu của công trình và thực tế kinh phí hạn hẹp hiện nay, khi tính toán thiết kế hệ thống điều hoà không khí cho toà nhà này, để đảm bảo yêu cầu kinh tế, kỹ thuật, thường chọn thông số trạng thái không khí đối với hệ thống điều hoà không khí cấp 3, là hệ thống duy trì thông số trạng thái không khí trong nhà trong phạm vi sai lệch cho phép 400 giờ trong một năm. 3.1.1. Thông số trạng thái không khí trong nhà Theo kinh nghiệm thiết kế, đồng thời tham khảo đồ thị miền tiện nghi [5], ta chọn các thông số tính toán trong nhà như sau: Đối với các phòng bệnh, phòng làm việc, thông thường chọn các thông số trạng thái không khí trong nhà cả về mùa hè và mùa đông là: - Nhiệt độ vùng làm việc: = 25 20 C - Độ ẩm vùng làm việc : = 65 5% Dựa vào đồ thị I-d của không khí ẩm (xem phần phụ lục), ta có: Entanpi: = 58 kJ/ kg Độ chứa ẩm: = 13 g/ kg Đối với các hành lang có điều hoà, để tránh sự chênh lệch nhiệt độ quá lớn giữa các vùng, gây ra sốc đối với con người, đặc biệt là các bệnh nhân bị các bệnh về tim mạch,… ta dùng các hành lang này làm các không gian đệm. Tại các vùng này ta chọn các thông số nhiệt ẩm tại vùng làm việc: Vào mùa hè là: - Nhiệt độ vùng làm việc: = 28 20 C - Độ ẩm vùng làm việc : = 65 5% Dựa vào đồ thị I-d của không khí ẩm (xem phần phụ lục), ta có: Entanpi: it= 67 kJ/ kg Độ chứa ẩm: = 15,5 g/ kg Vào mùa đông là: - Nhiệt độ vùng làm việc: = 28 20 C - Độ ẩm vùng làm việc : = 65 5% Dựa vào đồ thị I-d của không khí ẩm, ta có: Entanpi: it= 47 kJ/ kg Độ chứa ẩm: = 10,5 g/ kg 3.1.2. Thông số trạng thái không khí ngoài trời Thông số trạng thái không khí ngoài trời đối với hệ thống điều hoà không khí cấp 3 được xác định theo tiêu chuẩn TCVN5687-92 và TCVN4088-85 được xác định như sau Về mùa hè  Nhiệt độ tính toán ngoài trời là nhiệt độ cực đại trung bình trong thời gian từ 13 đến 15 giờ của tháng nóng nhất (TNN), độ ẩm tính toán ngoài trời là độ ẩm tương ứng với nhiệt độ trên: , Theo đó, các thông số trạng thái không khí ngoài trời đối với mùa hè được xác định tại: = 32.80C = 66% Từ các thông số trên, dựa vào đồ thị I-d của không khí ẩm, ta tìm được các thông số còn lại: Entanpi: = 86 kJ/ kg Độ chứa ẩm: = 21,0 g/ kg Về mùa đông  Nhiệt độ tính toán ngoài trời là nhiệt độ cực tiểu trung bình trong thời gian từ 13 đến 15 giờ của tháng lạnh nhất (TLN), độ ẩm tính toán ngoài trời là độ ẩm tương ứng với nhiệt độ trên: Theo đó, các thông số trạng thái không khí ngoài trời đối với mùa hè được xác định tại: = 13,80 C = 64% Từ các thông số trên, dựa vào đồ thị I-d của không khí ẩm, ta tìm được các thông số còn lại: Entanpi: = 27kJ/ kg Độ chứa ẩm: = 5,9 g/ kg 3.2. tính toán cân bằng nhiệt ẩm Để tính toán hệ thống điều hoà không khí cho công trình cần phải xác định được lượng nhiệt và lượng ẩm trong không gian cần điều hoà không khí mà hệ thống cần xử lý, đó là lượng nhiệt thừa và ẩm thừa. 3.2.1.Tính toán nhiệt thừa Lượng nhiệt thừa QT được xác định bằng tổng lượng nhiệt toả, nhiệt bức xạ và nhiệt thẩm thấu qua kết cấu bao che và các nguồn nhiệt khác[5] QT= Q1 + Q2 + Q3 + Q4 + Q5 + Q6 (W) Trong đó: QT : Lượng nhiệt thừa (W) Q1 : Nhiệt toả do người (W) Q2 : Nhiệt toả từ các thiết bị (W) Q3 : Nhiệt toả từ các đèn chiếu (W) Q4: Nhiệt do bức xạ mặt trời (W) Q5 : Nhiệt thẩm thấu qua kết cấu bao che (W) Q6 : Các nguồn nhiệt khác( từ bán thành phẩm, từ thiết bị trao đổi nhiệt…) (W) Do số lượng các phòng rất lớn, vì vậy không thể trình bày toàn bộ các bước tính nhiệt cho từng phòng nên ở đây chỉ tính toán đại diện cho một phòng và các phòng còn lại tính tương tự. Phòng mổ có những yêu cầu mang tính đặc thù của một bệnh viện: không chỉ ở yêu cầu chiếu sáng, công suất thiết bị, yêu cầu nhiệt độ, độ ẩm,…mà nó còn có yêu cầu đặc biệt về sự lưu thông không khí, độ sạch, độ vô trùng của không khí, đồng thời phòng mổ còn có sự khác biệt về nhiệt toả của con người trong điều kiện tập trung cao độ … Chính vì vậy, ta chọn phòng mổ để làm đại diện tính toán và lựa chọn thiết bị thông gió, phân phối không khí trong nhà.. a. Nhiệt toả do người Lượng nhiệt do người toả ra được tính theo công thức [5]: Q1=n*q (W) Trong đó: n : Số người trong phòng, số liệu cụ thể đã được cho trước ở bảng số liệu ban đầu, (người) q: lượng nhiệt toả ra từ mỗi người (W) Lượng nhiệt toả ra từ mỗi người còn phụ thuộc vào điều kiện làm việc, nhiệt độ và độ ẩm của môi trường xung quanh. Đối với công trình là một bệnh viện: Trong phòng bệnh thông thường, được tính toán với điều kiện làm việc của các bệnh nhân và các nhân viên y tế là lao động nhẹ, ứng với q =125(W/người. giờ) Trong các phòng đặc biệt như phòng mổ, phòng cấp cứu,..là nơi bác sĩ và các nhân viên y tế làm việc với yêu cầu tập trung cao độ, nên ta có thể chọn chế độ làm việc của họ là lao động nặng, ứng với q=250 (W/người. giờ) Trong phòng mổ, nhiệt lượng toả ra ứng với số lượng người n= 8 là Q1=8*250 = 2000 (W) b. Nhiệt toả từ các thiết bị Lượng nhiệt do máy móc toả ra Q2 được tính theo công thức [5] Q2 = n Nd * Kft* Kdt* (W) Trong đó: Nđ: Tổng công suất đặt của động cơ (W). Kft: Hệ số phụ tải. Được xác định theo mức độ dự trữ động cơ [5] Kft = với Nlv: Công suất làm việc thực của động cơ (W). Kdt: Hệ số đồng thời [5] Kdt = Với Ni: Công suất của động cơ thứ i (W). ti: Thời gian làm việc tương ứng (h). h1: Hiệu suất làm việc thực tế của động cơ . Khc: Hệ số hiệu chỉnh. hđ: Hiệu suất của động cơ theo Catalog KT: Hệ số tản nhiệt. , lấy KT = 1 Tuy nhiên trong qua trình lập dự án, chủ đầu tư đã dự kiến trước các thiết bị bố trí trong phòng và trong toà nhà, và được cho trước trong bảng số liệu ban đầu nên ta không cần tính toán theo công thức trên. Như vậy, t._.trên 1m chiều dài ống thực tế. Ví dụ với đoạn ống cấp cuối cùng LM có lưu lượng nước cấp vào FCU là Vsi=0,33(l/s). Với P1 =900 ta tra được đường kính ống là 18mm và tốc độ là 1m/s. Trên thị trường có loại đường ống thép có đường kính 19mm. Vậy khi dùng loại này đồng thời đảm bảo lưu lượng nước là 0,33 l/s thì tổn thất áp suất trên mỗi mét chiều dài là 700Pa/m và vận tốc nước lạnh là 0,8m/s. Tương tự với cách làm trên đây ta sẽ lần lượt xác định được kích thước ống, vận tốc nước, tổn thất áp suất trên mỗi m chiều dài ống cho toàn hệ thống, kết quả được cho trong bảng 5.1 kết quả tính toàn trở lực ma sát là: ồP =194900 ( Pa) =19,87 (mH2O). 5.2.3.2. Trở lực thuỷ lực cục bộ DPcb Trở lực thuỷ lực cục bộ là tổn thất áp suất khi lưu chất đi qua các vị trí đặc biệt trên đường ống, như van, côn, cút tê... Để tính toán trở lực thuỷ tại các điểm này, ta quy đổi mức độ tổn thất của các chi tiết đã nêu trên thành chiều dài tương đương của đoạn ống dẫn thẳng. Ví dụ đoạn AB có : - 1 van của F80 có chiều dài tương đương : 0,975m. Trở lực cục bộ của van là : Pcbvan=Itđ´P1=0,975´1500=1462,5(Pa) - 1 tê 80´80´60 có chiều dài tương đương là : 1,524m. Trở lực cục bộ qua tê là: Pcb=Itđ´P1=1,525´1500=2286(Pa) Tổng trở lực cục bộ của đoạn AB là : Pcb=Pcbvan+Pcb=1462,5+2286=3748,5 (Pa) Tương tự ta tính được trở lực cục bộ của toàn hệ thống. Kết quả tính toán trở lực cục bộ được đưa ra trong bảng 5.2, tổng trở lực thuỷ lực cục bộ tính được là : ồPcb = 115954 (Pa) =1 1,82 (mH2O) 5.2.3.3. Trở lực thuỷ lực khi đi qua FCU Theo cataloge, tổn thất áp suất khi đi qua FCU va HFCA-04 là: ồPFCU = PMN = 7350 (Pa) = 0,75 (mH2O) 5.2.3.4. Trở lực thuỷ lực khi đi qua chillers Theo cataloge tổn thất áp suất khi đi qua chiller CGAH050 là : Pchiller= 4(mH2O) vậy tổng trở lực thuỷ lực của hệ thống : ồP = ồPmc+ ồPcb+ ồPFCU+ ồPchiller = 19,87 + 11,82 + 0,75 + 4 = 26,44 (mH2O) 5.2.4. Chọn bơm Để đảm bảo cho hệ thống hoạt động ổn định ta chọn bơm nước có lưu lượng và cột áp lớn hơn lưu lượng và cột áp cần thiết đã tính ở phần trên : Lưu lượng cần thiết của hệ thống : Q = 20,67 (l/s) = 77,4 (m3/h). Cột áp cần thiết : H= ồP = 26,44 mH2O. Căn cứ vào các số liệu trên đây ta chọn hai bơm có ký hiệu CM40-200B của hãng FBARA có các thông số sau : Qmáy=39(m3/h). Hmáy=33,4mH2O. Công suất tiêu thụ : 7,8 kW. Điện áp : 3ph/380/50Hz. Với 2 máy bơm, các thông số là : Qthực=78 m3/h, Hthực =33,4 mH2O. Để bảo đảm hệ thống hoạt động liên tục trong cả năm ta chọn thêm một bơm dự phòng cùng ký hiện như trên. Mặt bằng bố trí thiết bị của hệ thống như bản vẽ mặt bằng mái. 5.3. Hệ thống đường ống dẫn không khí 5.3.1. Hệ thống ống gió cấp lạnh (hoặc sưởi) cho toà nhà 5.3.1.1. Đường gió hồi Như đã nhận phân tích ở phần trên, công trình “ Trung tâm kỹ thuật Y tế cao cấp” bao gồm không gian điều hoà riêng biệt, có nhu cầu khác nhau về lượng không khí tươi, năng suất gió và có không gian trần độc lập được bố trí các FCU. Về kết cấu xây dựng, công trình có hệ thống khung dầm phức tạp chạy ngang dọc trong trần. Khoảng cách từ bụng dầm tới trần rất nhỏ ( 200mm) nên không thể vừa bố trí đường ống cấp nước, vừa bố trí hệ thống ống cấp gió tươi trong cùng một khu vực. Vì vậy phải chấp nhận phương án cấp không khí tươi cho từng phòng mặc dù phương án này có hạn chế về góc độ thẩm mỹ do xuất hiện nhiều cửa lấy gió trên tường. Do các phòng có không gian trần tương đối kín và độc lập nên ta dùng chính các khoảng không gian này làm buồng hoà trộn. Để lọc bụi cho không khí trước khi cấp vào phòng, tại các hội hồi gió của FCU và các cửa lấy gió tươi đều được bố trí phin lọc. Tại các cửa hồi gió có kích thước giống như các cửa cấp gió và được trang bị một lớp lưới lọc bụi. 5.3.1.2. Đường gió cấp Để cấp gió tới các miệng thổi, ta nên dùng ống nối mềm F200 có bảo ôn vừa dễ dàng bố trí vừa giảm ồn. Tính kiểm tra lại vận tốc gió đi trong ống mềm này ta thấy theo cách bố trí FCU 03, 03, 06 cấp gió cho một miệng thổi, các FCU 08, 10, 12 cấp gió cho 2 miệng thổi thì vận tốc lớn nhất là vận tốc đi trong ống mềm của FCU 06 hoặc 12 có giá trị bằng : VF200max = LFCU06/fF200. Trong đó : LFCU06 là năng suất gió của FCU HFCA06 và bằng 1018(m3/h) hay 0.238(m3/s). fF200=(11´0,22)/4=0,0314(m2) Vậy VF200max = 0,238/0,0314 ằ 9(m/s) Do đây là ống mềm nên vận tốc này có thể chấp nhận được. 5.3.1.3. Miệng thổi – Sự phân phối không khí trong nhà Do toà nhà có bố trí trần thạch cao có kích thước 600´600 nên để thuận tiện cho việc thi công lặp đặt và tạo ra bố cục hài hoà ta chọn miệng thổi đứng có kích thước bao là 600´600. Để đảm bảo phân phối đều gió ra các phía, đồng thời tiêu âm và tạo điều kiện thuận lợi cho quá trình thi công, bên trên các miệng thổi được trang bị các hộp góp gió có kích thước 600´600´250. Bên trong các hộp góp gió này được gián một nút lớp cách nhiệt dày 5 cm vừa để cách nhiệt vừa có tác dụng hút âm. Để đảm bảo đồng thời cả phân bố tốc độ và nhiệt theo yêu cầu, kích thước họng thổi được chọn là trị số nhỏ hơn trong 2 trị số sau [5]: Trong đó : - : Đường kính miệng thổi tính theo chênh lệch nhiệt độ, m - : Đường kính miệng thổi tính theo tốc độ cho phép làm việc, m - H : chiều cao trần, m. - t1, tv : Độ chênh nhiệt độ vùng làm việc và độ chênh nhiệt thổi vào (oC) - vt, vv : vận tốc không khí vùng làm việc và vận tốc không khí ra khỏi miệng thổi, m/s. - m, n : Hệ số phụ thuộc vào miệng thổi. Lấy n=1, m=1,35 [5]. (m) (m) Để phù hợp với thực tế chọn kích thước họng thổi là 0,35m. Khi bố trí miệng thổi trong nhà, cần lưu ý bố trí xen kẽ các miệng thổi và miệng hút tạo nên sự phân bố đồng đều không khí trong phòng. 5.3.2.Đường hút không khí thải nhà vệ sinh Đối với các nhà vệ sinh trong bệnh viện, đây là nguồn phát sinh các chất gây mùi khú chịu, có thể lan toả ra các không gian điều hoà vốn rất kín. Vì vậy, việc thông gió, hút thải không khí trong nhà vệ sinh là hết sức cần thiết. Do công trình có nhiều tầng nên nếu bố trí cửa thải trực tiếp tại các tầng thì rất cỏ thể tầng trên lại hút không khí thải của tầng dưới qua cửa lấy gió tươi. Ngoài ra, trong toà nhà có nhiều nhà vệ sinh không có tường tiếp xúc trực tiếp với không khí bên ngoài nên cũng cần bố trí đường ống hút vào tận phòng. Đường ống gió thải và đường ống nước của hệ thống của hệ thống điều hoà có thể bố trí riêng biệt nên có thể sắp xếp cho chúng không bị giao với nhau. Từ các nhận thức trên cần thiết kế một hoặc vài đường ống gió hút thải nhà vệ sinh có ống góp chung và đặt quạt trên sân thượng. Theo bản vẽ mặt bằng, các nhà vệ sinh được đặt ở các vị trí khá xa nhau nên không thể bố trí một đường ống góp chung. Vì vậy, ta thiết kế 2 hệ thóng đường ống gió thổi đặt tại 2 góc khuất giao giữa các trục DD-33 và DD-88. Hệ thống đường ống này cho phép thông gió hầu hết các nhà vệ sinh. Tương tự như với đường ống nước, ta tính toán trở lực thuỷ lực đối với đường ống có tổng trở lực thuỷ lực lớn nhất. Theo bản vẽ thiết kế, nhánh ống ta cần tính là nhánh hút không khí từ nhà vệ sinh phòng 101. Tổng trở lực thuỷ lực được tính theo công thức [5]: ồP =ồPms+ồPcb+ồP11 Trong đó : ồPms : là tổn thất áp suất do ma sát, Pa ồPcb : là tổn thất áp suất trở lực cục bộ, Pa ồP11 : Tổn thất áp suất gây ra do hiệu ứng ống khói, Pa. Tuy nhiên, với điều kiện Việt Nam, do nhiệt độ trong và ngoài nhà không đáng kể nên P11 có giá trị rất nhỏ có thể bỏ qua. 5.3.2.1. Tính toán trở lực ma sát Theo kinh nghiệm, hệ số trao đổi không khí đối với các hệ thống gió nên ta chọn vào khoảng 15á20lần/h. Hầu hết các phòng vệ sinh trong toà nhà có diện tích từ 9á12m3 sàn, tức là có khối thể tích vào khoảng 31,5á42m3. Như vậy nếu lấy lưu lượng không khí thải cho các phòng vệ sinh là 630 m3/h thì sẽ đảm bảo hệ thống trao đổi đúng trong khoảng 15 á 20 lần/h. Tốc độ không khí đi trong ống w cũng được chọn theo kinh nghiệm, tại các đoạn ống nhánh chọn w= 6 m/s, tại các đoạn ống chính chọn w= 9á10 (m/s). Từ hai thông số lưu lượng L và vận tốc dòng khí w, ta dễ dàng tính được tiết diện ngang của đường ống theo công thức [5]: Tuỳ theo vị trí đặt ống (đứng, ngang, dưới dầm...) chọn kích thước ống cho phù hợp. Sau khi biết được kích thước và chiều dài ống ta tính được trở lực ma sát theo công thức [5] : Pms =Pms l. Trong đó : Pms : Là trở lực ma sát trên 1m chiều dài ống được tra từ độ thị hình 2(phụ lục), Pa/m. l: chiều dài đoạn ống, m. Theo cách tính trên ta xác định được tổng trở lực ma sát cho nhánh ống lớn nhất của hệ thống đường ống có quạt đặt tại trục 33-DD là : Pms = 197. Và trở lực ma sát cho nhánh ống lớn nhất của hệ thống đường ống có quạt đặt tại trục 88-DD là : Pms =177,9 Kết quả cụ thể cho trong bảng 5.3 và 5.4 “Trở lực ma sát trên đường ống dẫn khí ”. 5.3.2.2 Tính trở lực cục bộ Trở lực thuỷ lực cục bộ được tính theo công thức [5]: ồPcb =x*r*w2/2 x : Hệ số trở lực cục bộ phụ thuộc vào vị trí có trở lực. Trị số x lấy trong phụ lục 1[5] và10.5[2] . r : Mật độ không khí, lấy r=1,2 (kg/m3). w : Vận tốc dòng khí chuyển động trong ống, m/s. Theo công thức tính trên đây ta tính được tổng trở lực thuỷ lực cục bộ cho nhánh ống lớn nhất của hệ thông đường ống có quạt đặt tại trục 33-DD là: Pcb=343,68 Và trở lực ma sát cho nhánh ống lớn nhất có quạt đặt tại 88-DD là: Pcb=302,85. Kết quả tính toán chi tiết Pcb cho trong bảng sau 5.5 và 5.6 “ Trở lực cục bộ trên đường ống dẫn khí “. Tổng trở lực thuỷ lực trên đường ống dẫn khí là đối với nhánh ống đặt quạt tại trục 33-DD là : ồP33 = Pms + Pcb = 197 + 343,68 = 540,68 Lưu lượng không khí thải : Lthải 33=3,675(m3/s)=13,230(m3/h). Tổng trở lực thuỷ lực trên đường ống dẫn khí là đối với nhánh ống đặt quạt tại trục 88-DD là : ồP88 = Pms + Pcb=177,9+303,85 = 480,75 Lưu lượng không khí thải : Lthải88 =3,15 (m3/s)= 11,340(m3/h). 5.3.3. Chọn quạt Đối với nhánh đặt quạt tại trục 33-DD : Với lưu lượng cột áp như trên, ta chọn 3 quạt IRE 80´50D của hảng OSTBERG có các thông số kỹ thuật như sau : Lưu lượng : 1,5 m3/s. Cột áp : 520 Pa. Điện áp : 380V/3 pha/50Hz. Công suất : 4kW. Kích thước : 900*952*705. Tuy nhiên, theo đường đặc tính của thiết bị thì quạt hút mà ta đã chọn có thể hoạt động bình thường với năng suất gió là 1,225 m3/s với cột áp 580Pa và công suất điện tiêu thụ 3 kW. Đối với nhánh dặt quạt tại trục 88-DD: Với lưu lượng cột áp như trên, ta cũng có thể chọn 2 quạt IRE 80´50D của hãng OSTBERG. Theo đường đặc tính của thiết bị thì quạt hút mà ta chọn có thể hoạt động bình thường với năng suất gió là 1,6 m3/s với cột áp 500 Pa và công suất điện tiêu thụ khoảng 3,3 kW. Bảng 5.1. Trở lực m a sát trên đường ống dẫn nước Đoạn ống Lưu lượng (l/s) Đường kính danh nghĩa (mm) Chiều dài (m) P1 (Pa/m) Vận tốc (m/s) ồPl (Pa) Ghi chú AB 20,67 80 14 1500 3,5 21000 Đoạn ống chính trên mái BC 17,77 80 4 1300 3,2 5200 Sau khi rẽ nhánh tầng 6 CD 7,41 65 12 800 2,2 9600 Sau khi rẽ nhánh tầng 3 DE 5,04 50 3 900 1,8 2700 Bắt đầu vào tầng 2 EF 3,12 40 2 1300 2 2600 FG 2,98 40 6 1200 1,8 7200 GH 2,56 40 6 900 1,7 5400 HI 2,34 40 6 700 1,3 4200 IJ 2,12 32 6 1400 1,9 8400 IK 1,85 32 6 1200 1,7 7200 KL 0,8 25 3 1000 1,3 3000 Trước khi vào FCU LM 0,33 20 18 550 0,8 9900 Sau khi qua FCU NO 0,33 20 18 550 0,8 9900 OP 0,8 25 3 1000 1,3 3000 PQ 2,24 40 6 700 1,6 4200 QR 2,57 40 6 950 1,8 5700 RS 2,79 40 6 1100 1,9 6600 ST 3,12 40 24 1200 2 28800 TU 5,04 50 3 900 1,8 2700 UV 18,3 80 4 1400 3 5600 Đoạn ống đứng đi lên VW 20,67 80 28 1500 3,5 42000 Đoạn ống chính trên mái Tổng 194900 Bảng 5.2: Trở lực cục bộ trên đường ống dẫn nước Đoạn ống Đường kính danh nghĩa (mm) Loại phụ kiện Số lượng Chiều dài tương đương (m) P1 (Pa/m) ồP1 (Pa) Ghi chú AB 80 Van cửa 1 0,975 1500 1462,5 Đoạn ống chính trên mái 80 Cút 90 3 2,286 1500 10287 BC 80 Tê 1 1,524 1300 1981,2 Sau khi rẽ nhánh tầng 6 CD 65 Tê 1 1,294 800 999,2 Sau khi rẽ nhánh tầng 3 DE 50 Cút 90 4 2,5 900 9000 Bắt đầu vào tầng 2 50 Van cầu 1 16,764 900 15087,6 50 Van cửa 1 0,701 900 630,9 EF 40 Tê 1 0,792 1300 1029,6 FG 40 Tê 1 0,792 1200 950,4 GH 40 Tê 1 0,792 900 712,8 HI 40 Tê 1 1,128 700 789,6 IJ 32 Tê 1 0,701 1400 981,4 JK 32 Tê 1 0,945 1200 1134 KL 25 Cút 90 1 0,792 1000 792 LM 20 Cút 90 3 0,609 550 1004,85 Trước khi vào FCU 20 Van cầu 1 6,705 550 3687,75 NO 20 Cút 90 3 0,609 550 1004,85 Sau khi qua FCU 20 Van cầu 1 6,705 550 3687,75 OP 25 Cút 90 1 0,792 1000 792 PQ 40 Cút 90 2 1,219 700 1706,6 QR 40 Tê 1 0,792 950 752,4 RS 40 Tê 1 0,792 1100 871,2 ST 40 Tê 1 0,792 1200 950,4 TU 50 Cút 90 4 1,524 900 5486,4 50 Van cầu 1 16,76 900 15084 50 Van cửa 1 0,701 900 630,9 UV 80 Tê 1 1,524 1400 2133,6 Đoạn ống đứng đi lên VW 80 Cút 90 5 2,286 1500 1714,5 Đoạn ống chính trên mái 80 Van cửa 1 0,975 1500 1462,5 80 Van 1 chiều 1 9,144 1500 13716 Tổng 115954,4 Bảng 5.3: Trở lực ma sát trên đường ống dẫn khí đặt quạt tại trục 33-DD Đoạn ống Lưu lượng (m3/s) Kích thước ống (mm´mm) Đường kính tương đương (mm) Diện tích F (m2) Vận tốc w (m/s) Chiều dài l (m) P1 (Pa/m) Pms (Pa) (m3/s) (mm´mm) (mm) (m2) (m/s) (m) (Pa/m) (Pa) AC 0,175 150´200 189 0,03 5,8 6 5 30 CD 0,35 250´200 244 0,05 7 21 3 63 DE 0,525 300´200 266 0,06 8,75 4 5 20 EG 0,875 450´200 321 0,09 9,7 7 5 35 GH 1,575 450´350 433 0,1575 10 8 3 24 HI 2,275 450´500 518 0,2275 10,1 4 2,5 10 IJ 2,975 600´500 598 0,2975 9,9 4 2 8 JK 3,675 735´500 660 0,3675 10 4 1,75 7 Tổng 197 Bảng 5.4 : Trở lực ma sát trên đường ống dẫn khí đặt quạt tại trục 88-DD Đoạn ống Lưu lượng (m3/s) Kích thước ống (mm´mm) Đường kính tương đương (mm) Diện tích F (m2) Vận tốc w (m/s) Chiều dài l (m) P1 (Pa/m) Pms (Pa) AC 0,175 150´200 189 0,03 5,8 6 5 30 CD 0,35 250´200 244 0,05 7 21 3 63 DE 0,525 300´200 266 0,06 8,75 4 5 20 EG 0,7 400´200 305 0,08 8,75 7 3,5 24,5 GH 1,75 500´350 455 0,175 10 8 2,8 22,4 HI 2,45 500´500 547 0,25 9,8 4 2,5 10 IJ 3,15 630´500 615 0,315 10 4 2 8 Tổng 177,9 Bảng 5.5. Trở lực cục bộ trên đường ống dẫn khí Vị trí Dạng tổn thất Tỷ số lưu lượng Wo/Wn Hệ số trở lực cục bộ x Vận tốc w (m/s) ồP1 (Pa) Ghi chú A Cửa hút 0,5 5,8 10,092 Tầng1 B Cút 90 0,27 5,8 5,4497 Tầng1 C Nhập dòng 1 0,65 7 19,11 Ra khỏi tầng1 D Cút 90 0,27 8,75 12,403 ống đứng Nhập dòng 0,5 0,6 8,75 27,563 ống đứng E Nhập dòng 0,33 0,5 8,75 22,969 ống đứng Đột mở 0,66 0,2 8,75 9,1875 ống đứng F Cút 90 0,27 8,75 12,403 ống đứng G Nhập dòng 1 0,65 10 39 ống đứng Đột mở 0,5 0,3 10 18 ống đứng H Nhập dòng 0,5 0,6 9,8 36,574 ống đứng Đột mở 0,33 0,38 9,8 21,897 ống đứng I Nhập dòng 0,33 0,5 10 30 ống đứng Đột mở 0,25 0,4 10 24 ống đứng J Cút 90 0,27 10 16,2 ống đứng Tổng 302,85 Bảng 5.6. Trở lực cục bộ trên đường ống dẫn khí Vị trí Dạng tổn thất Tỷ số lưu lượng Wo/Wn Hệ số trở lực cục bộ x Vận tốc w (m/s) ồP1 (Pa) Ghi chú A Cửa hút 0.5 5.8 10.092 Tầng1 B Cút 90 0.27 5.8 5.4497 Tầng1 C Nhập dòng 1 0.65 7 19.11 Ra khỏi tầng1 D Cút 90 0.27 8.75 12.403 ống đứng Nhập dòng 0.5 0.6 8.75 27.563 ống đứng E Nhập dòng 0.33 0.5 8.75 22.969 ống đứng Đột mở 0.66 0.2 8.75 9.1875 ống đứng F Cút 90 0.27 8.75 12.403 ống đứng G Nhập dòng 1 0.65 10 39 ống đứng Đột mở 0.5 0.3 10 18 ống đứng H Nhập dòng 0.5 0.6 9.8 36.574 ống đứng Đột mở 0.33 0.38 9.8 21.897 ống đứng I Nhập dòng 0.33 0.5 10 30 ống đứng Đột mở 0.25 0.4 10 24 ống đứng J Cút 90 0.27 10 16.2 ống đứng Tổng 302.85 5.4. Phương án xử lý không khí tổng hợp để đảm bảo các yêu cầu đặc biệt của môi trường không khí trong phòng mổ Khu phòng sạch vô trùng được bố trí trên tầng 3 trở lên: Thích hợp với tiêu chuẩn về xây dựng và bố trí mặt bằng [8]. Đối với các phòng sạch vô trùng, môi trường khí trong phòng được làm sạch thường xuyên đồng thời bằng cách biện pháp sau: khử trùng bằng nước Giaven Khử trùng bằng dung dịch phun sát trùng Aseptanios terminal HPH Sử dụng đèn cực tím Sử dụng hệ thống máy điều hoà không khí với hệ thống lọc phụ trợ đối với các phòng mổ. Dung dịch nước Giaven có chứa ion OCl- có khả năng oxy hoá cao, sử dụng để vệ sinh phòng mổ, diệt vi sinh vật. Dung dịch phun sát trùng (Aseptanios terminal HPH). Vi khuẩn: 120phút – 8 ml/m3. Nấm : 120 phút – 8 ml/m3. Virút : 60 phút. Thành phần: Formalin, alkyl amino, alkyl glycine, ethanol, isopropanol, butanol Công dụng : Dùng tẩy uế không khí, vệ sinh các thiết bị y tế. Chú ‎ý : Không được uống. Tránh tiếp xúc với da. Có thể gây dị ứng khi tiếp xúc trực tiếp với da. Tránh xa tầm tay trẻ em. Sử dụng các loại đèn cực tím hiện có trên thị trường: 40 W (dài 90 cm), 25 W (dài 60 cm), 20 W (dài 45 cm), loại đèn dùng tia cực tím có khả năng diệt vi sinh vật cao 99,9 %. Phương án sử dụng hệ thống diều hoà không khí với hệ thống lọc phụ trợ đảm bảo : Trong không gian cần điều hoà , tuỳ theo tính chất và yêu cầu, các phòng có các cấp độ làm sạch khác nhau ở các phòng có điều hoà bình thường : Với cấp độ làm sạch yêu cầu đối với các không gian có điều hoà, thiết kế các tấm lọc bụi đặt trên các cửa cấp gió tươi, các tấm lọc bụi thích hợp theo tính toán đặt trên các cửa gió hồi. - ở các phòng hậu phẫu : Do yêu cầu vô trùng cao nhưng trong phòng không có nguồn toả chất độc hại nên dùng phương án sử dụng sơ đồ tuần hoàn không khí 1 cấp để tiết kiệm năng suất lạnh. Vì vậy, phương án đảm bảo môi trường không khí trong các phòng hậu phẫu Đặt lọc bụi trên các cửa cấp gió tươi vào không gian bên trong trần giả Đặt các tấm lọc thông thường trên các cửa hút gió hồi. Đặt các thiết bị lọc sạch đặc biệt đặt tiêu chuẩntrên các miệng cấp gió vào phòng cần điều hoà. Các biện pháp sát khuẩn phát sinh trong không gian cần điều hoà hoặc lọt vào phòng từ các nguồn khác. - Đối với các phòng mổ: trong phòng có chất gây mê và các hoá chất đặt biệt dành cho giải phẫu, nên các phòng mổ không sử dụng không khí tuần hoàn mà dùng sơ đồ thổi 1 chiều, không khí thổi vào phòng để điều hoà nhiệt ẩm, sau đó được hút thẳng ra, không tuần hoàn trở lại như các phòng khác.Vì vậy, phương án giải quyết ở các phòng mổ gồm các biện pháp cụ thể như sơ đồ: Không khí tươi bên ngoài được hút qua cửa gió tươi nhờ quạt gió, qua thiết bị lọc bụi dạng thường, theo đường ống đến các FCU, qua các cửa gió. Trên các cửa cấp gió, đặt các thiết bị lọc đặc biệt. Thiết bị lọc Với giải pháp tổng hợp các biện pháp như trên, không khí trong phòng mổ đảm bảo được Chương 6 Dự toán kinh phí cho hệ thống điều hoà không khí “trung tâm kỹ thuật y tế cao cấp ” Sau khi tính toán thiết kế về mặt kỹ thuật theo các bước đã trình bày ở trên, bước cần thiết tiếp theo là phải tính toán về mặt kinh tế để đảm bảo hệ thống đã thiết kế có hiệu quả kinh tế và kỹ thuật. Cách dự toán một công trình gồm bốn bước lớn: Bước 1: Cần dựa vào các bản vẽ thiết kế để tính ra số lượng máy móc thiết bị vật tư. Bước 2: Lập các phương án thi công lắp đặt hệ thống tuỳ theo điều kiện cụ thể của công trình để tính toán được máy móc và thiết bị phục vụ cho công tác lắp đặt và nhân công thi công. Bước 3: Tính các chi phí mua sắm máy móc, vật tư thiết bị (dựa theo kết quả bước 1) và chi phí về nhân công và máy thi công(dựa theo kết quả bước 2) Bước 4: Dự toán công trình theo mẫu hướng dẫn dự toán kinh tế hiện hành. Trong phạm vi đồ án, chỉ thực hiện bước 4: trình bày dự toán công trình một cách sơ bộ. 6.1. Chi phí đầu tư xây dựng và lắp đặt hệ thống Dự toán chi phí các thiết bị chính được thể hiện trong bảng 6.1 [11] và tổng chi phí xây lắp công trình thể hiện ở bảng 6.2. Tổng dự toán chi phí đầu tư xây dựng và lắp đặt thiết bị là: 2.956.047.000 VNĐ 6.2. Chi phí cho quá trình vận hành và bảo trì, bảo dưỡng hệ thống Chi phí nhân công vận hành C1 Hệ thống làm việc có tính tự động hoá cao, do vậy đòi hỏi người vận hành hệ thống phải có trình độ. Hệ thống điều hoà không khí đã thiết kế cần 1 kỹ sư làm công tác kiểm tra vận hành máy, 2 công nhân làm nhiệm vụ bảo dưỡng hệ thống hàng tháng. Mức lương cho mỗi công nhân hàng tháng là 1.000.000 VNĐ Mức lương cho kỹ sư hàng tháng là 2.000.000 VNĐ Chi phí nhân công vận hành và bảo trì , bảo dưỡng máy hàng tháng C1 là: 2 x 1.000.000 + 2.000.000 = 4.000.000 VNĐ Chi phí điện năng cho hệ thống vận hành C2 Ước tính chi phí điện năng cho hệ thống điều hoà không khí trong 1 ngày là 2.000.000 VNĐ. Theo ước tính trên, chi phí điện năng trung bình sử dụng cho hệ thống điều hoà không khí C2 là 60.000.000 VNĐ. Chi phí vận hành và bảo trì, bảo dưỡng hệ thống C3 Những chi phí sử dụng cho nhiệm vụ bảo trì, bảo dưỡng hệ thống hàng tháng như chi phí mua dụng cụ, hoá chất....Do thiết bị có tính ổn định cao, do vậy, chi phí cho nhiệm vụ này trong mỗi tháng là không lớn. Ước tính chi phí C3 : 100.000 VNĐ/tháng. Chi phí sử dụng cho mua sắm thiết bị thay thế sẽ được thanh toán riêng do chi phí này là không thường xuyên. Tổng chi phí cho quá trình vận hành và bảo trì, bảo dưỡng hệ thống Cvh trong 1 tháng là: Cvh = C1 + C2 + C3 = 4.000.000 + 60.000.000 + 100.000 =64.100.000VNĐ BảNG 6.1. THốNG KÊ THIếT Bị CHíNH Hệ THốNG điều hoà KHôNG KHí CÔNG TRìNH: trung tâm kỹ thuật y tế cao cấp TT DANH MụC THIếT Bị ĐƠN Vị Số LƯợNG đƠN GIá THàNH TIềN (triệu VNĐ) (triệu VNĐ) 1 Máy lạnh làm lạnh nước, giải nhiệt bằng gió CGAH 050 - TRANE Công suất lạnh 117,8 kW Máy 3 511 1.533 2 Máy bơm nuớc lạnh của hãng EBARA Model : CM40-200B Lưu lượng nước: 39m3/h. áp lực H=33,4m H2O Bộ 3 26 78 3 Giàn lạnh (Fan Coil Unit) -TRANE Model: HFCA12 Công suất lạnh: 11,93kW Model: HFCA10 Công suất lạnh: 9,54 kW Model: HFCA08 Công suất lạnh: 8,24 kW Model: HFCA06 Công suất lạnh: 6,27 kW Model: HFCA04 Công suất lạnh: 5,87 kW Model: HFCA03 Công suất lạnh: 3,78 kW Bộ 3 2 15 10 6 19 9,570 8,274 6,875 6,154 5,482 4,328 28,710 16,548 103,125 61,540 32,892 82,232 4 Thiết bị đun nước nóng, CIAT model ECN-35 Công suất nhiệt: 35kW Bộ 2 65 130 5 Máy TTK042KD/MCD048DB Máy 2 11,5 23 6 Máy TK050CD/MCD060DB Máy 2 15 30 Tổng chi phí các thiết bị chính 2.119,047 Bảng 6.2.tổng hợp kinh phí Công trình: Nhà trung tâm kỹ thuật y tế cao cấp Hạng mục: Điều hoà không khí trung tâm TT Tên mục Giá trị I Chi phí các thiết bị chính 2.119.047.000 II Giá trị phần xây lắp 1 Vật liệu 680.000.000 2 Nhân công 87.000.000 3 Máy xây dựng 13.000.000 Tổng chi phí trực tiếp 780.000.000 III Chi phí phụ trợ khác 50.000.000 IV Chi phí vận hành chạy thử 7.000.000 Tổng chi phí xây lắp công trình 2.956.047.000 Kết luận Bản đồ án thiết kế tốt nghiệp với nhiệm vụ: Thiết kế hệ thống điều hoà không khí và bảo vệ môi trường không khí cho các phòng sạch của “Trung tâm kỹ thuật Y tế cao cấp” có các nội dung tập trung giải quyết các vấn đề chính: Thiết kế hệ thống điều hoà không khí cho các phòng theo yêu cầu. Thiết kế hệ thống hút thải để đảm bảo môi trường không khí chung trong công trình. Vấn đề làm sạch không khí đảm bảo môi trường đặc biệt cho các phòng sạch. Dưới sự hướng dẫn tận tình của thầy giáo hướng dẫn, một phần nhờ sự nỗ lực của bản thân, bản đồ án đã hoàn thành, giải quyết được các vấn đề trên về cơ bản, các phuơng án hợp lý có tính khả thi. Hệ thống điều hoà không khí thiết kế đã đáp ứng được yêu cầu đặt ra, tạo được một môi trường vi khí hậu thích hợp nhất cho những người làm việc và điều trị trong “Trung tâm kỹ thuật Y tế cao cấp”. Hệ thống điều hoà không khí được thiết kế và lắp đặt dựa trên những cơ sở tính toán cân bằng nhiệt, cân bằng ẩm cho hệ thống cho công trình. Tính khả thi của thiết kế thể hiện trong việc lựa chọn hệ thống điều hoà, lựa chọn phương án bố trí máy cùng các thiết bị phụ trong không gian cần điều hoà. Với hệ thống điều hoà không khí trung tâm dùng nước làm chất tải lạnh, năng suất thiết bị máy lạnh và chế độ làm việc của quạt gió được chọn hợp lý, thiết kế đã đáp ứng được nhu cầu làm mát về mùa hè và sưởi ấm về mùa đông. Việc bố trí các đường ống hút và thổi gió bên trong trần giả không những đã tiết kiệm được không gian, giảm chi phí lắp đặt, mà còn tạo điều kiện dễ dàng cho việc vận hành và bảo dưỡng. Trong không gian riêng biệt, máy làm lạnh nước, giải nhiệt bằng gió đã giảm tối đa độ ồn, tận dụng độ thông thoáng của không gian trên tầng mái để giải nhiệt cho máy. Tuy nhiên, trong khuôn khổ đồ án tốt nghiệp với thời gian hạn chế và kiến thức thực tế cũng như kinh nghiệm còn ít, nên bản đồ án phần nào chưa được hoàn thiện, còn có những thiếu sót. Vì vậy, em rất mong sẽ nhận được sự chỉ bảo của các thầy cô giáo và những góp ý chân thành của các bạn đồng nghiệp. Em xin chân thành cảm ơn thầy giáo hướng dẫn PGS.TS Nguyễn Ngọc Lân đã trực tiếp hướng dẫn, giúp đỡ, động viên em trong toàn bộ thời gian thực hiện đồ án tốt nghiệp, cảm ơn tất cả các thầy, cô giáo, các cán bộ nhân viên trong Viện đã tạo mọi điều kiện để giúp em hoàn thành bản đồ án này. Tài liệu tham khảo Trần Ngọc Chấn. Điều hoà không khí. Nhà xuất bản Xây Dựng, 2002. Lê Chí Hiệp. Kỹ thuật điều hoà không khí. Nhà xuất bản Khoa học và Kỹ thuật, 1996. Bùi Hải, Hà Mạnh Thư, Vũ Xuân Hùng. Hệ thống điều hoà không khí và thông gió. Nhà xuất bản Khoa học và Kỹ thuật, 2001. Nguyễn Đức Lợi. Hướng dẫn thiết kế hệ thống điều hoà không khí. Nhà xuất bản Khoa học và Kỹ thuật, 2003. Hà Đăng Trung, Nguyễn Quân. Cơ sở kỹ thuật điều tiết không khí. Nhà xuất bản Khoa học và Kỹ thuật, 1997. Tăng Văn Đoàn, Trần Đức Hạ. Kỹ thuật môi trường. Nhà xuất bản Khoa học và Kỹ thuật, 2001 Tiêu chuẩn xây dựng175: 1995. Thiết kế chống ồn cho nhà ở và công trình công cộng. Nhà xuất bản Xây Dựng, 1999. Tuyển tập Tiêu chuẩn xây dựng của Việt Nam. Tập 5, tiêu chuẩn thiết kế. Nhà xuất bản Xây Dựng, 1997. Tiêu chuẩn 232: 1999. Hệ thống thông gió, điều hoà không khí và cấp lạnh cấu tạo, lắp đặt và nghiệm thu. Products catalog Carrier Products catalog Trane Products catalog York Products catalog Daikin Products catalog Misubishi Products catalog Ciat Mục lục Lời nói đầu Chương1 Vai trò của của điều hoà không khí đối với công trình Trung tâm y tế cao cấp...............1 1.1. ảnh hưởng của các thông số môi trường trong phòng đối với con người 1 1.1.1. Nhiệt độ t 1 1.1.2. Độ ẩm tương đối 2 1.1.3. Tốc độ lưu chuyển của không khíWk………………………………...4 1.1.4.Tiếng ồn 5 1.1.5. Nồng độ các chất độc hại .6 1.2. Sự cần thiết của hệ thống điều hoà không khí ……………………………...9 1.2.1. Trong sinh hoạt, bảo vệ sức khỏe cho con người………………………….9 1.2.2. Trong sản xuất công nghiệp………………………………………..........10 1.2.3. Trong lĩnh vực bảo quản công trình lịch sử, văn hóa, nghệ thuật 12 1.3. Giới thiệu sơ lược công trình “ Trung tâm kỹ thuật Y tế cao cấp” và vai trò của hệ thống điều hoà không khí 12 1.3.1. Giới thiệu sơ lược về công trình “ Trung tâm kỹ thuật Y tế cao cấp” 12 1.3.2. Vai trò của hệ thống điều hoà không khí đối với công trình 13 Chương 2 Phân tích lựa chọn phương án thiết kế hệ thống điều hoà không khí “Trung tâm kỹ thuật Y tế cao cấp” 177 2.1. Các yêu cầu chung của hệ thống 177 2.2. Phân tích các phương án điều hoà không khí 17 2.2.1. Hệ thống điều hoà không khí dùng trực tiếp tác nhân lạnh làm chất tải lạnh 188 2.2.2. Hệ thống điều hoà không khí với chất tải lạnh là không khí 2119 2.2.3. Hệ thống điều hoà không khí với chất tải lạnh là nước 211 2.2.4. Hệ thống điều hoà không khí với chất tải lạnh kết hợp nước với không khí 22 Chương3 Tính toán cân bằng nhiệt ẩm đối với hệ thống điều hoà không khí “Trung tâm Kỹ thuật Y tế cao cấp.……………………………………………………………….............25 3.1. Xác định các thông số tính toán……………………………........……………....25 3.1.1. Thông số trạng thái không khí trong nhà 255 3.1.2. Thông số trạng thái không khí ngoài trời 266 3.2. Tính toán cân bằng nhiệt ẩm 266 3.2.1.Tính toán nhiệt thừa 266 3.2.2. Tính toán lượng ẩm thừa 433 3.3. Kiểm tra điều kiện đọng sương………………………………………………….48 3.4. Tính hệ số góc tia của quá trình……………………………...…………………49 Chương 4 Thiết lập sơ đồ điều hoà không khí và lựa chọn các thiết bị chính của hệ thống……...52 4.1. Thiết lập sơ đồ điều hoà không khí – Tính toán năng suất lạnh, năng suất sưởi cần thiết…………………………………………………………………...........................552 4.1.1. Thiết lập sơ đồ thẳng………………………………………………..53 4.1.2. Thiết lập sơ đồ tuần hoàn không khí một cấp………...………….…58 4.2. Lựa chọn thiết bị chính của hệ thống………………………………………….…64 4.2.1. Các phương án lựa chọn thiết bị…………………………………….64 4.2.2. Tính toán lựa chọn máy và thiết bị điều hoà không khí………..…...65 Chương 5 Tính toán thiết kế đường ống và lựa chọn các thiết bị phụ cho hệ thống……………...70 5.1. Phương án bố trí thiết bị của hệ thống…………………………………………...70 5.2. Hệ thống đường ống cấp nước lạnh để điều hoà không khí…...………………...71 5.2.1. Sơ đồ đi ống………………………………………………………....71 5.2.2. Sơ đồ hồi nước………………………………………………………71 5.2.3. Tính toán trở lực thuỷ lực của hệ thống đường ống…...……………71 5.2.4. Chọn bơm...........................................................................…………73 5.3. Hệ thống đường ống dẫn không khí………………………………………….….74 5.3.1. Hệ thống ống gió cấp lạnh (hoặc sưởi) cho toà nhà…………….…..74 5.3.2. Đường hút không khí thải nhà vệ sinh……………...……………....75 5.3.3. Chọn quạt…………………………………………………………...78 5.4. Phương án xử lý không khí tổng hợp để đảm bảo các yêu cầu đặc biệt của môi trường không khí trong phòng mổ…………………………………………………....83 Chương 6 Tính toán chi phí cho hệ thống điều hoà không khí “Trung tâm kỹ thuật Y tế cao cấp” .............. ………………………………………………………………..….…...87 6.1. Chi phí đầu tư xây dựng và lắp đặt hệ thống……........... .....................…….…...87 6.2. Chi phí cho quá trình vận hành và bảo trì, bảo dưỡng hệ thống................….…...87 Kết luận Tài liệu tham khảo ._.