Thiết kế hệ thống điều hoà không khí cho toà nhà siêu thị – 12 Tràng Thi

c. Con người đã biết thiết kế những căn nhà, cung điện... để làm sao cho không khí luôn được trao đổi tuần hoàn tạo cho họ sự dễ chịu khi sinh hoạt, làm việc Varius Avitus trị vì từ năm 218 đến 222 đã cho đắp cả một ngọn núi tuyết trong vườn thượng uyển để mùa hè có thể thưởng ngoạn những ngọn gió thổi vào cung điện ... Tuy nhiên đó chỉ là sự điều hào không khí sơ khai để đáp ứng nhu cầu sinh sống của con người khi mà chưa có được sự phát triển khi vào đầu thế kỷ XIX và XX. Vào năm 1945, bác sỹ người Mỹ John Gorrie đã chế tạo máy lạnh nén khí đầu tiên để điều hoà không khí cho bệnh viện tư của Ông. Chính sự kiện này đã làm cho Ông nổi tiếng và đi vào lịch sử của kỹ thuật điều hoà không khí tạo nên một tiền đề cho những phát minh sau này của các nhà khoa học. Ngành điều hoà không khí chỉ thực sự phát triển rực rỡ khi vào đầu thế kỷ XX. Willis. H. Carrier đã đưa ra được định nghĩa điều hoà không khí kết hợp sưởi ấm, làm lạnh, gia ẩm hút ẩm, lọc và rửa không khí, tự động duy trì khống chế trạng thái không khí đổi phục vụ cho mọi yêu cầu tiện nghi hoặc công nghệ. - Điều hoà không khí là ngành: Khoa học kỹ thuật bao gồm nhiều lĩnh vực chuyện môn khác như: Kiến trúc, xây dựng, nhiệt động học, kỹ thuật lạnh; cơ khí, điện - điện tử; tự động hoá, điều khiển tự động ... Do vậy sự phát triển của ngành điều hoà không khí không thể tách rời sự phát triển của những ngành đã nêu trên. Đồng thời ngành điều hoà không khí phát triển cũng đánh dấu sự phát triển của con người về khoa học kỹ thuật cũng như đời sống của con người làm cho cuộc sống của con người ngày càng được cải thiện, làm tăng năng suất lao động, làm tăng khả năng bảo quản chất lượng hàng hoá ... - Để đánh giá chính xác vai trò ngành điều hoà không khí trong đời sống của con người ngày nay ta đi tìm hiểu từng ngành, từng lĩnh vực cụ thể để thấy được tầm ảnh hưởng của điều hoà không khí. Điều hoà không khí được chia ra làm hai phần: + Điều hoà tiện nghi để phục vụ cho con người + Điều hoà công nghệ để phục vụ cho sản xuất. Đối với điều hoà tiện nghi thì ngày nay được sử dụng rất nhiều trong cuộc sống con người, tại các công sở, văn phòng, nhà hát hội trường, nhà thi đấu thể thao, rạp chiếu phim. Đối với điều hoà công nghệ thì điều hoà không khí là một phần rất quan trọng không thể thiếu bởi nó ảnh hưởng trực tiếp đến chất lượng sản phẩm cũng như sức khoẻ con người. -Trong y tế, điều hoà không khí ngày càng được sử dụng rộng rãi: Việc bảo quản thuốc, dụng cụ y tế; mẫu máu xét nghiệm .... luôn cần đến điều hoà không khí đảm bảo có được một nhiệt độ, độ ẩm ổn định. Nhiều bệnh viện còn tạo các phòng điều trị với một môi trường vi khí hậu tối qua giúp cho bệnh nhân nhanh chóng phục hồi sức khoẻ. Không khí các phòng này có độ sạch: tuyệt đối không chỉ cần cho việc phục hồi của bệnh nhân mà còn cần thiết cho việc tiến hành thí nghiệm, nuôi cấy các loại vắc xin, phẫu thuật… -Trong các ngành cơ khí chính xác, chế tạo dụng cụ đo lường, dụng cụ quang học… thì độ sạch của không khí, sự ổn định về nhiệt độ, độ ẩm của không khí là điều bắt buộc cho chất lượng, độ chính xác và độ bền của sản phẩm. Nếu các linh kiện, chi tiết tinh vi của thiết bị, sản phẩm được sản xuất trong môi trường không có sự ổn định về độ sạch: nhiệt độ, độ ẩm thì các thiết bị này không có khả năng đạt được độ chính xác cao nhất, tuổi thọ thấp, chất lượng giảm sút rõ rệt, đặc biệt đối với các loại đồng hồ đo kính quang học… - Trong công nghiệp in, đặc biệt là in tiền đòi hỏi phải tiến hành trong điều kiện môi trường ổn định để kích thước, màu sắc của giấy không bị co giãn thất thường, đảm bảo cho sự đồng đều và ổn định - Trong công nghiệp dệt và sợi: điều hoà không khí làm cho công việc kéo sợi trở nên dễ dàng, các sợi bông kéo ra được đều đặn mịn màng để không ảnh hưởng đến việc dệt lên sản phẩm. Vì nếu độ ẩm và nhiệt độ không ổn định thì độ dính kết và ma sát giữa các xơ bông sẽ lớn ảnh hưởng đến quá trình kéo sợi. Sợi có thể bị đứt nếu độ ẩm thấp và khi kéo sợi sẽ không suôn, đều. - Một ngành công nghiệp khác đặc biệt cần tới sự ổn định của môi trường không khí. Đó là ngành sản xuất, chế biến, bảo quản lương thực, thực phẩm. Nếu độ ẩm quá thấp sẽ làm cho sản phẩm mất chất lượng, giảm khối lượng. Ngược lại độ ẩm quá cao sẽ làm một môi trường tốt để vi sinh vật, vi khuẩn có hại cho sức khoẻ con người phát triển. - Ngoài các ngành trên còn các ngành khác cũng rất cần đến điều hoà không khí như: công nghiệp chế biến thuốc lá, sản xuất bảo quản bia, rượu vang… - Đất nước ta với điều kiện khí hậu khắc nghiệt, là nước nằm trong vùng khí hậu nhiệt đới gió mùa nên nhiệt độ và độ ẩm tương đối của không khí là rất cao. Cộng với nhiều nguồn nhiệt khác phát sinh: bức xạ mặt trời, thân nhiệt người… vì vậy muốn phát triển kinh tế đặc biệt với các ngành mũi nhọn của nước ta như chế biến sản xuất thực phẩm đông lạnh, dệt may… thì chỉ có nhờ áp dụng điều hoà không khí chúng ta mới giảm thiểu được những yếu tố bất lợi do điều kiện khí hậu mang lại. Qua đây ta có thể thấy rõ được tầm quan trọng của điều hoà không khí mang lại cho con người. Song song với sự phát triển kinh tế, khoa học kỹ thuật… thì việc phát triển nâng cao ngành lạnh và điều hoà không khí luôn là mong muốn của các nhà khoa học như tất cả chúng ta. 1.2. Giới thiệu về Trung tâm Thương mại Tràng Thi Với sự phát triển không ngừng của nền kinh tế Việt Nam trong thời gian gần đây đã tạo cho đời sống vật chất cũng như tinh thần của người dân càng được cải thiện. Nhu cầu mua sắm cải thiện cuộc sống được quan tâm. Bên cạnh mẫu mã, kiểu dáng thì chất lượng sản phẩm được đặt lên hàng đầu bởi thời gian gần đây với sự ồ ạt tràn vào thị trường Việt Nam các mặt hàng kém chất lượng, hàng giả đặc biệt là các mặt hàng có giá trị như các sản phẩm điện máy đã gây ra nỗi hoang mang cho người tiêu dùng. Thủ đô Hà Nội là trung tâm văn hoá, chính trị, đồng thời cũng là điểm đầu mối lưu thông hàng hoá của các tỉnh lân cận phía Bắc nước ta. Vì vậy việc ra đời các trung tâm thương mại ở Hà Nội là việc tất yếu. Đây là nơi bán và giới thiệu các sản phẩm đã được kiểm duyệt và đăng ký chất lượng cũng như giá thành, là nơi người tiêu dùng có thể tin tưởng. Trung tâm thương mại Tràng Thi là trung tâm thương mại điện máy cỡ trung bình. Bao gồm 3 tầng và 1 tầng hầm. Trong đó tầng hầm được thiết kế làm bãi đỗ xe, tầng 1 và 2 làm các quầy hàng, tầng 3 làm các văn phòng với diện tích mặt bằng mỗi tầng là 895,9m2 Cũng như rất nhiều các trung tâm thương mại khác, với nhu cầu điều chỉnh nhiệt độ và độ ẩm đảm bảo sức khoẻ con người và bảo quản các sản phẩm không gian bên trong phòng thì việc sử dụng hệ thống điều hoà không khí đối với trung tâm thương mại Tràng Thi là một phần không thể thiếu. 1.3. Chọn thông số không khí trong nhà và ngoài trời Để chọn được thông số không khí trong nhà và ngoài trời thì trước tiên ta phải xác định xem hệ thống điều hoà không khí cần thiết kế là chọn cấp điều hoà không khí nào. Như ta đã biết thì hệ thống điều tiết không khí được chia ra làm 3 cấp, được dựa trên mức độ tin cậy, tính kinh tế, mỹ quan của công trình. - Hệ thống điều hoà cấp 1: Là hệ thống duy trì được các thông số trong nhà ở mọi phạm vi biến thiên nhiệt ẩm ngoài trời cả về mùa nóng (cực đại) và mùa lạnh (cực tiểu) - Hệ thống điều hoà cấp 2: Là hệ thống duy trì được các thông số trong nhà ở một phạm vi cho phép với độ sai lệch không quá 200h trong một năm khi có biến thiên nhiệt ẩm ngoài trời cực đại hoặc cực tiểu - Hệ thống điều hoà cấp 3: là hệ thống duy trì được các thông số trong nhà ở một phạm vi cho phép với độ sai lệch không quá 400h một năm Trong các cấp điều hoà không khí trên thì điều hoà cấp 1 là hệ thống có độ tin cậy nhưng đắt tiền, nên chỉ sử dụng cho những công trình đòi hỏi chế độ nhiệt ẩm nghiêm ngặt và cần độ tin cậy cao. Còn đối với Trung tâm thương mại Tràng Thi thì hệ thống điều hoà không khí không yêu cầu nghiêm ngặt về chế độ nhiệt ẩm nên ta chọn hệ thống điều hoà cấp 3. Hệ thống điều hoà cấp 3 có ưu điểm là rẻ tiền. Đối với hệ thống cấp 3, ta có các thông số tính toán của không khí về mùa hè (chọn theo tài liệu: hướng dẫn thiết kế hệ thống điều hoà không khí) - Nhiệt độ ngoài trời: tN = 32,80C - Độ ẩm không khí ngoài trời jN = 66% Ta chọn thông số của không khí trong nhà theo các thông số ngoài trời theo yêu cầu duy trì nhiệt độ trong nhà thấp hơn từ 6 á 80C - Nhiệt độ ngoài trời: tt = 250C - Độ ẩm không khí ngoài trời jN = 65% Các thông số tính toán của không khí ngoài trời mùa đông theo hệ thống điều tiết không khí cấp 3 - Nhiệt độ ngoài trời: tN = 13,80C - Độ ẩm không khí ngoài trời jN = 64% Ta có được thông số tính toán vào mùa đông: - Nhiệt độ tính toán vào mùa đông: tT = 220C - Độ ẩm tính toán vào mùa đông jT = 65% Chương 2 So sánh các hệ thống điều hoà không khí chọn hệ thống điều hoà không khí cho công trình 2.1. So sánh các hệ thống điều hoà không khí Hệ thống điều hoà không khí rất đa dạng và phong phú đáp ứng nhiều ứng dụng cụ thể của hầu hết các ngành kinh tế. Vì vậy, cũng có rất nhiều cách phân loại các hệ thống này, ví dụ như: Theo mục đích, theo tính chất, theo cách làm lạnh không khí, theo tính tập trung... Tuy nhiên để so sánh các hệ thống điều hoà không khí được dễ dàng hơn ta chọn cách phân loại hệ thống theo tính tập trung. Theo tính tập trung có thể phân ra 3 loại: - Hệ thống điều hoà cục bộ - Hệ thống điều hoà tổ hợp gọn (với các cụm máy gọn) - Hệ thống trung tâm nước 2.1.1 Hệ thống điều hoà cục bộ Là loại máy nhỏ, hoạt động hoàn toàn tự động, lắp đặt vận hành, bảo trì, bảo dưỡng, sửa chữa dễ dàng. Hệ thống điều hoà cục bộ gồm 2 loại chính là: - Máy điều hoà cửa sổ - Máy điều hoà tách (2 hoặc nhiều cụm) 2.1.1.1. Những đặc điểm cơ bản của hệ thống điều hoà cục bộ - Năng suất lạnh đến 7kW ( 24000 Btu/h ) - Thiết bị bay hơi: làm lạnh không khí trực tiếp - Thiết bị ngưng tụ: giải nhiệt gió. - Máy nén: pittông kín, rôto lăn, tấm trượt kín hoặc xoắn ốc kín. - Thiết bị tiết lưu: dùng ống mao. - Bơm nhiệt: 1 hoặc 2 chiều - Phương pháp xử lý gió: cục bộ - Là loại điều hoà tiện nghi dân dụng, thích hợp cho các hộ gia đình căn hộ, phòng ở... - Vấn đề cung cấp gió: Đối với máy điều hoà cửa sổ: có cửa lấy gió tươi Đối với máy điều hoà tách: Không có cửa lấy gió tươi mà phải có quạt thông gió 2.1.1.2. Ưu điểm của máy điều hoà cục bộ - Lắp đặt, bảo dưỡng, sửa chữa dễ dàng, thuận tiện - Khả năng sử dụng lạnh cục bộ dễ dàng vì cần làm lạnh phòng nào thì bật máy phòng đó. - Vốn đầu tư và giá vận hành là thấp 2.1.1.3. Nhược điểm của máy điều hoà cục bộ - Điều chỉnh nhiệt độ trong phòng dao động lớn do phân phối gió không đều - Khả năng làm lạnh không khí thấp. - Đối với máy điều hoà cửa sổ gây tiếng ồn trong nhà - Khả năng tính tiền điện riêng biệt cao - ảnh hưởng đến cảnh quan kiến trúc, ảnh hưởng đến môi trường do khả năng rò rỉ môi chất lạnh. - ảnh hưởng đến môi trường ngoài do thải nhiệt dàn nóng 2.1.2. Hệ thống điều hoà tổ hợp gọn Hệ thống điều hoà tổ hợp gọn bao gồm 4 loại máy chính: - Máy điều hoà tách 2 và nhiều cụm - Máy điều hoà nguyên cụm lắp mái - Máy điều hoà nguyên cụm giải nhiệt nước - Máy điều hoà VRV (Variable Air Volume) 2.1.2.1. Những đặc điểm cơ bản của hệ thống điều hoà tổ hợp gọn - Là loại máy có năng suất lạnh từ (10,54 773,52) kW - Làm lạnh không khí trực tiếp từ dàn bay hơi - Thiết bị ngưng tụ giải nhiệt gió, riêng chỉ có máy điều hoà nguyên cụm giải nhiệt nước dùng tháp và hệ thống nước giải nhiệt. - Loại máy nén dùng cho hệ thống điều hoà tổ hợp gọn là các loại máy nén pittông (kín, nửa kín, hở), Rôto lăn, tấm trượt xoắn ốc (kín) và trục vít. - Thiết bị tiết lưu dùng ống mao và van tiết lưu - Phương pháp xử lý gió: trung tâm có hoặc không có ống gió. - Do năng suất lạnh từ (10,54 773,52) kW nên có thể dùng thích hợp cho các phòng rộng, cửa hàng thương nghiệp, siêu thị, nhà hàng, phân xưởng, phòng thí nghiệm, bệnh viện, trung tâm thể thao, khách sạn... Vì vậy, được xếp vào loại điều hoà tiện nghi công nghệ. - Vấn đề cung cấp gió tươi: Đối với máy điều hoà nguyên cụm (lắp mái và giải nhiệt nước) thì phải có cửa lấy gió tươi Đối với máy điều hoà tách và VRV: Không có cửa lấy gió tươi nên phải có quạt thông gió hồi nhiệt 2.1.2.2. Ưu điểm của hệ thống điều hoà tổ hợp gọn - Giá vận hành trung bình, đặc biệt đối với máy VRV là thấp nhất. - ít ảnh hưởng đến cảnh quan, kiến trúc, môi trường hơn so với máy điều hoà cục bộ, không gây ồn trong nhà, lọc không khí tốt hơn - ảnh hưởng do thải nhiệt dàn nóng cũng nhỏ hơn, đặc biệt với máy VRV là rất nhỏ do dàn nóng tập trung trên tầng thượng. - Điều chỉnh nhiệt độ trong phòng khá tốt do hệ thống phân phối gió tươi. 2.1.2.3. Nhược điểm của hệ thống điều hoà tổ hợp gọn - Lắp đặt vận hành, sửa chữa khó khăn hơn, hệ thống điều hoà cục bộ vì phải đục tường để đi đường ống dẫn môi chất. Đối với máy VRV có hệ thống điều khiển phức tạp Đối với máy điều hoà nguyên cụm giải nhiệt nước phải có phòng máy và bảo ôn, cách âm, chống rung... - Khả năng sử dụng lạnh cục bộ là khó hơn vì một máy có thể phục vụ nhiều buồng và điều chỉnh năng suất lạnh bao giờ cũng gắn liền với tổn thất công suất. - Vốn đầu tư ban đầu cho hệ thống này khá cao, đặc biệt đối với máy VRV là rất cao. - Khả năng mở rộng hệ thống điều hoà không khí cũng khó khăn hơn. 2.1.3. Hệ thống điều hoà trung tâm nước Hệ thống điều hoà trung tâm nước bao gồm 2 loại: - Hệ thống điều hoà với máy làm lạnh nước, giải nhiệt gió. - Hệ thống điều hoà với máy làm lạnh nước giải nhiệt nước. 2.1.3.1. Đặc điểm cơ bản của hệ thống điều hoà trung tâm nước - Hệ thống điều hoà trung tâm nước là hệ thống sử dụng nước lạnh từ 70C để làm lạnh không khí qua các dàn trao đổi nhiệt FCU và AHU. (Fan Coil Unit và Air Hanlding Unit) - Năng suất lạnh: 703,2 kW - Thiết bị bay hơi làm lạnh nước - Thiết bị ngưng tụ giải nhiệt gió hoặc nước dùng tháp hoặc nước giải nhiệt - Máy nén dùng loại máy nén pittông (hở, nửa kín) trục vít và turbin - Thiết bị tiết lưu: van tiết lưu - Phương pháp xử lý gió: trung tâm có hoặc không có ống gió. - Là loại điều hoà tiện nghi công nghệ có thể dùng thích hợp cho các toà nhà cao tầng, khách sạn, xưởng sản xuất... - Vấn đề cung cấp gió tươi: FCU không có cửa lấy gió tươi AHU có thể có cửa lấy gió tươi. Nếu không phải có quạt thông gió hoặc hệ thống cấp gió tươi riêng 2.1.3.2. Ưu điểm của hệ thống trung tâm nước - Có vòng tuần hoàn an toàn là nước nên không sợ ngộ độc hoặc tai nạn do rò rỉ môi chất lạnh ra ngoài. - Có thể khống chế nhiệt ẩm trong không gian điều hoà theo từng phòng riêng rẽ. ổn định và duy trì các điều kiện vi khí hậu tốt nhất - ít bảo dưỡng sửa chữa nhất, chủ yếu bảo dưỡng cho các giàn máy và FCU - So với hệ thống điều hoà máy VRV, vòng tuần hoàn môi chất lạnh đơn giản hơn nhiều nên rất dễ kiểm soát. - Hầu như không ảnh hưởng đến cảnh quan, kiến trúc và môi trường. Những ảnh hưởng nhỏ chỉ tập trung ở tháp giải nhiệt. - Khả năng điều chỉnh nhiệt độ phòng là tốt nhất và ổn định nhất, đồng thời khả năng làm sạch không khí cũng tốt nhất, đáp ứng nhu cầu về làm sạch bụi, tạp chất, hoá chất và mùi. Đặc biệt xử lý gió bằng AHU. - Không gây ồn trong nhà, ồn ở gian máy, bơm và quạt tháp giải nhiệt nhưng có khả năng tập trung xử lý tốt. 2.1.3.3. Nhược điểm của hệ thống điều hoà trung tâm nước - Lắp đặt khó khăn, đòi hỏi phải có công nhân vận hành lành nghề cần bảo dưỡng sửa chữa định kỳ máy lạnh và các dàn FCU. - Vốn đầu tư và giá vận hành là cao nhất. - Cần phải bố trí hệ thống lấy gió tươi cho các FCU - Tốn diện tích lắp đặt cho buồng máy và các đường ống nước, ống gió... 2.2. Chọn hệ thống điều hoà không khí cho công trình Trung tâm thương mại Tràng Thi là trung tâm thương mai cỡ trung bình. Để đáp ứng nhu cầu điều hoà cho công trình,sau khi đã xem xét các ưu nhược điểm của các loại máy điều hoà không khí, ta nhận thấy có hai hệ máy có thể đáp ứng được yêu cầu cho công trình là: hệ thống điều hoà trung tâm nước và hệ thống điều hoà VRV. Với cùng chức năng điều hoà cho không gian lớn với năng suất lạnh khác nhau. Nhưng ta nhận thấy có hai hệ thống điều hoà không khí trung tâm nước cần phải có vị trí để lắp đặt phòng máy, rất tốn diện tích. Mặt khác việc lắp đặt hệ thống này đòi hỏi yêu cầu cao hơn, phải bảo dưỡng sửa chữa định kỳ. Trong khi đó hệ thống VRV có ưu điểm hơn là rất nhỏ gọn, cụm dàn nóng OU có thể đặt trên tầng thượng, không tốn diện tích đặt phòng máy dưới tầng hầm. Có thể sử dụng để làm bãi đỗ xe... Đường ống dẫn môi chất lạnh nhỏ hơn nhiều so với đường nước lạnh nhỏ hơn nhiều so với đường nước lạnh hay ống gió. Vì vậy, ta có thể chọn hệ thống VRV là thích hợp nhất đối với công trình trung tâm Thương mại Tràng Thi, tuy giá thành của hệ thống này cao hơn các hệ thống máy khác. * Đặc điểm của hệ máy VRV Thông thường các máy điều hoà không khí phải tuân thủ theo những quy tắc nghiêm ngặt về giới hạn độ cao đặt máy do vậy bị hạn chế rất nhiều về khả năng bố trí máy trên nóc những toà nhà cao tầng. Vừa tốn diện tích đặt phòng máy, vừa không đảm bảo mỹ quan. Vì vậy, hệ máy VRV của DAIKIN (Nhật Bản) đã đáp ứng được nhu cầu này So với các hệ thống máy điều hoà không khí khác thì hệ máy VRV có những đặc điểm sau: - Trong một mạch cho phép tối đa ghép nối tới 8 IU (Indoor Unit) với năng suất lạnh và kiểu dáng khác nhau, thậm chí có thể nối tới 16 IU theo trật tự nhất định. Năng suất lạnh tổng cho phép thay đổi của các IU là từ 50% á 130% năng suất lạnh của OU (Outdoor Unit) - VRV sử dụng 2 máy nén: Trong đó 1 máy điều chỉnh năng suất lạnh theo kiểu On - Off, còn một máy điều chỉnh theo máy biến tần (Inverter) nên số bậc điều chỉnh từ 0 á 100% gồm 21 bậc đảm bảo năng lượng tiết kiệm rất hiệu quả - Không cần có máy dự phòng, hệ máy vẫn tiếp tục vận hành trong trường hợp một trong các cụm máy hư hỏng, do đó giảm chi phí đầu tư - Mỗi một tổ máy VRV có một công suất nhất định Lắp ghép nhiều tổ lại với nhau thành các mạng đáp ứng được những nhu cầu năng suất lạnh khác nhau. - VRV giải quyết tốt vấn đề hồi dầu về máy nén do cụm dàn nóng (Outdoor Unit) có thể đặt cao hơn dàn lạnh (Indoor Unit) đến 50m, các dàn lạnh có thể đặt cách nhau 15m và đường ống dẫn môi chất lạnh từ dàn nóng tới dàn lạnh (từ OU đến IU) có thể lên tới 100m. Tạo điều kiện bố trí máy dễ dàng, cho phép đưa các OU lên cao trên nóc các công trình đảm bảo mỹ quan và tăng diện tích sử dụng dưới mặt đất. - So với hệ thống điều hoà trung tâm nước thì hệ thống VRV có thể đặt được ở nhiều vị trí khác nhau nhưng vẫn đảm bảo mỹ quan. Đường ống dẫn môi chất lạnh nhỏ hơn nhiều so với ống gió hay đường ống nước lạnh. - Mỗi một tổ máy OU đều có bảng điện tử tự báo lỗi, phát hiện hư hỏng của hệ thống. Do vậy khả năng bảo dưỡng, sửa chữa rất nhanh chóng và chính xác. - Hệ máy VRV có tới 9 kiểu dàn lạnh khác nhau với tối đa 9 cấp lạnh khác nhau, và nhiều kiểu dáng. Thích hợp với nhiều kiểu kiến trúc khác nhau đã làm cho hệ máy VRV có đặc điểm nổi bật hơn các loại máy khác có cùng chức năng Chương 3 Tính toán cân bằng nhiệt ẩm Các thông số xây dung cơ bản Dựa vào bản vẽ thiết kế mặt bằng cũng như quan sát thực tế ta có thể xác định được các thông số về diện tích và hướng của các cửa, các vách tường của công trình Trung tâm thương mại điện máy Tràng Thi gồm 3 tầng và 1 tầng hầm có diện tích mặt bằng sử dụng là như nhau: Diên tích mặt bằng mỗi tầng là: Fmb = 895,9 m2 Diện tích sử dụng lạnh mỗi tầng là Fsd = 696,6 m2 Tuy nhiên theo yêu cầu của đề tài: Tính toán thiết kế hệ thống lạnh cho 2 tầng quầy hàng (tầng 1 và tầng 2) Do vậy trong đồ án của mình, em chỉ tính toán các thông số cho tầng 1 và tầng 2. Do nằm ở trung tâm thành phố nên diện tích sử dụng của trung tâm thương mại được tận dụng tối đa. Trừ hướng của mặt tiền (hướng Tây), các vách tường của các hướng khác được xây dựng liền sát với các công trình xung quanh vì thế các vách tường này không được thiết kế các cửa sổ của kính. * Kết cấu tường gồm 2 yếu tố chính: - Diện tích tường xây - Diện tích cửa kính, các vách kính bằng gỗ hoặc kim loại Diện tích tường xây gồm 3 lớp, trong đó có 2 lớp vữa dày 30 mm với l=0,6 W/mK và 1 lớp gạch dầy 220 mm với l = 0,7W/mK - Tường thứ nhất: Hướng Đông Diện tích tầng 1: 141,96 m2 Diện tích tầng 2: 141,96 m2 - Tường thứ 2: Hướng Tây Diện tích tường: Tầng 1: 60,36 m2 Tầng 2: 60,36 m2 Diện tích kính: Tầng 1: 81,6 m2 Tầng 2: 81,6 m2 - Tường thứ 3: Hướng Nam Diện tích tường: Tầng 1: 76,05 m2 Tầng 2: 76,05 m2 - Tường thứ 4: Hướng Bắc Diện tích tường: Tầng 1: 76,05 m2 Tầng 2: 76,05 m2 * Kết cấu mái: Mái được kết cấu bằng lớp bê tông cốt thép dày 200mm * Kết cấu nền: Do dưới nền tầng 1 còn tầng hầm làm gara nên kết cấu nền của tầng 1 gồm 3 lớp cơ bản như sau: Lớp 1: gạch men dày 10mm Lớp 2: vữa dày 30mm Lớp 3: bê tông dày 200mm Có rất nhiều phương pháp tính cân bằng nhiệt ẩm khác nhau để xác định năng suất lạnh của hệ thống điều hoà không khí. Trong đồ án của mình, em tính toán cân bằng nhiệt theo phương pháp truyền thống.Các kết quả tính toán cân bằng nhiệt ẩm được giới thiệu ở các bảng 3.1 ; 3.2 ; 3.3 3.1. Tính toán lượng nhiệt thừa Nguồn nhiệt của trung tâm thương mại Tràng Thi bắt nguồn từ bức xạ của mặt trời vào tường từ nhiều hướng, từ máy móc trong phòng, … Tuy nhiên nhiệt do người toả ra cũng rất đáng kể. Vì vậy việc chọn máy có công suất hợp lý, đáp ứng được nhu cầu điều hoà của Trung tâm Thương mại là điều mà người thiết kế cần quan tâm. Phương trình cân bằng nhiệt tổng quát vào mùa hè: Qt = Qtoả + Qtt , kW Trong đó: Qt : Nhiệt thừa trong phòng, kW Qtoả: Nhiệt toả trong phòng, kW Qtt : Nhiệt thẩm thấu từ ngoài vào kết cấu bao che do chênh lệch nhiệt độ, kW 3.1.1. Tính toán các nguồn nhiệt toả trong phòng Qtoả Qtoả = Q1 + Q2 + Q3+ Q4+ Q5 + Q6 + Q7 + Q8, kW Q1- Nhiệt toả do máy móc, kW Q2- Nhiệt toả từ đèn chiếu sáng, kW Q3.- Nhiệt do người toả ra , kW Q4-Nhiệt toả từ bán thành phẩm, kW Q5-Nhiệt toả do bức xạ mặt trời qua cửa kính, kW Q6 -Nhiệt toả từ các thiết bị trao đổi nhiệt, kW Q7-Nhiệt toả do bức xạ mặt trời qua bao che, kW Q8 -Nhiệt toả do rò lọt không khí qua cửa, kW 3.1.1.1. Nhiệt toả do máy móc Q1 Trong đó: Nđc: Công suất động cơ của máy móc trong không gian điều hoà chọn số máy hoạt động trong mỗi tầng là 50 máy. Với công suất tương ứng là Nđc = 1,5kW cho mỗi máy ktt : hệ số phụ tải, chọn ktt = 0,9 kđt : hệ số đồng thời, chọn kđt =0,9 kT : hệ số thải nhiệt, chọn kT =1 h : hiệu suất làm việc của động cơ,chọn h = 0,84. Nhiệt toả do máy móc của tầng 1: = 72,32 kW Nhiệt toả do máy móc của tầng 2: = 72,32 kW * Tổng lượng nhiệt toả do máy móc của 2 tầng điều hoà là Q1 = Q11 + Q12 = 72,32+72,32 = 144,64 kW. 3.1.1.2. Nhiệt toả từ đèn chiếu sáng Q2 Q2 = Nes, kW Trong đó: Nes tổng công suất đèn chiếu sáng trong 2 tầng điều hoà. ở đây ta chọn công suất đèn chiếu sáng là 10W/1m2 sàn. Diện tích sàn bằng diện tích sử dụng lạnh Fsàn = Fsd Tầng 1: Fsàn1 = Fsd1 = 696,6m2 Q2.1 = 10.696,6 = 6966 W = 6,966kW Tầng 2: Fsàn 2 = Fsd2 = 696,6m2 Q22 = 10.696,6 = 6.966 W = 6,966kW Tổng lượng nhiệt toả ra do đèn chiếu sáng : Q2 = Q21 + Q22 = 6,966 + 6,966 Q2 = 13,932 kW 3.1.1.3. Nhiệt do người toả ra Q3 Q3=n.q,kW Trong đó: n: số người trong không gian điều hoà. q: nhiệt toàn phần toả từ một người Chọn số người trong mỗi tầng điều hoà là: tầng 1: n1 = 100 người. tầng 2: n2 = 100 người Theo bảng 3.1. (tài liệu hướng dẫn thiết kế hệ thống ĐHKK) ta chọn nhiệt toả ra từ một người trong phòng 250C là: q = 125W. Nhiệt toả từ người trong tầng 1: Q31 = n1. q = 100 . 125 = 12.500W = 12,5 kW Nhiệt toả từ người trong tầng 2: Q32 = n2 . q = 100 . 125 = 12.500W = 12,5kW Tổng lượng nhiệt toả từ người trong không gian điều hoà Q3 = Q31 + Q32 Q3 = 12,5 + 12,5 = 25kW 3.1.1.4. Nhiệt toả từ bán thành phẩm Q4 Trung tâm thương mại điện máy Tràng Thi có bán thành phẩm .Tuy nhiên nhiệt tỏa từ bán thành phẩm này là không đáng kể ,nên Q4 = 0 kW 3.1.1.5. Nhiệt toả từ các thiết bị trao đổi nhiệt Q5 Trung tâm thương mại điện máy Tràng Thi có sử dụng các thiết bị trao đổi nhiệt.Tuy nhiên nhiệt toả từ các thiết bị này là không đáng kể. Nên ta chọn Q5 = 0 kW 3.1.1.6. Nhiệt toả do bức xạ mặt trời qua cửa kính Q6 Do toả nhà được thiết kế mặt tiền hướng Tây toàn bộ 3 tầng đều làm ô cửa kính. Q6 = Q61 + Q62 ,kW Trong đó : Q61 : Nhiệt toả do bức xạ mặt trời qua cửa kính của tầng 1. Q62 : Nhiệt toả do bức xạ mặt trời qua cửa kính của tầng 2. Tầng 1 có một cửa ra vào làm bằng kính nên nhiệt toả ra do bức xạ mặt trời đối với cửa ra vào so với cửa sổ là khác nhau. * Nhiệt toả do bức xạ mặt trời qua cửa kính tầng 1: Q61 Nhiệt toả do bức xạ mặt trời qua cửa kính tầng 1 bao gồm : nhiệt tỏa do bức xạ mặt trời qua cửa ra vào Q611và nhiệt tỏa do bức xạ mặt trời qua cửa sổ Q612 Q61= Q611 + Q612 +Nhiệt tỏa do xạ mặt trời qua cửa ra vào - Cường độ bức xạ mặt trời lên cửa ISd Tra bảng 3.3 (tài liệu hướng dẫn thiết kế hệ thống ĐHKK) đối với toà nhà có mặt tiền hướng tây: Isd = 569 - Diện tích cửa ra vào chịu bức xạ Fk = 14,84m2 - Hệ số trong suốt của kính 1 = 1 - Hệ số bám bẩn 2 = 1 - Hệ số khúc xạ đối với cửa kính có với khung kim loại 3 = 0,75 - Hệ số tán xạ do che nắng đối với cửa có mái đua (ô văng) 4 = 0,05 Ta có : Q611 = 569 . 14,84 . 1.1 . 0,75 . 0,05 = 308,96W = 0,039 kW + Q612 nhiệt toả do bức xạ mặt trời qua cửa sổ ,kW - Cường độ bức xạ mặt trời lên cửa sổ ISd = 569 W/m2 - Diện tích kính cửa sổ chịu bức xạ Fk = 63,6m2 - Hệ số trong suốt của kính 1 = 0,9 - Hệ số bám bẩn 2 = 0,8 - Hệ số khúc xạ đối với cửa kính có và khung gỗ 3 = 0,5 - Hệ số tán xạ do che nắng 4 = 0,6 Ta có : Q612 = 569 . 63,6 . 0,9 .08 . 05 . 06 = 7816,69 W = 7,816 kW Nhiệt toả do bức xạ mặt trời qua kính của tầng 1: Q61 = Q611 + Q612 = 0,309 = 7,816 = 8,125 kW * Nhiệt toả do bức xạ mặt trời qua cửa kính tầng 2: Q62. - Diện tích kính cửa bức xạ Fk = 76,32m2 - Cường độ bức xạ mặt trời lên cửa ISd = 569 W/m2 - Hệ số trong suốt của kính 1 = 0,9 - Hệ số bám bẩn 2 = 0,8 - Hệ số khúc xạ 3 = 0,5 - Hệ số tán xạ do che nắng 4 = 0,6 Ta có : Q62 = 569 . 76,32 . 0,9 . 0,8 . 0,5 . 0,6 = 9380,03W = 9,38 kW *Tổng nhiệt toả do bức xạ mặt trời qua cửa kính của 2 tầng điều hoà là: Q6 = Q61 + Q6.2 = 8,125 + 9,38 = 17,505 kW 3.1.1.7. Nhiệt toả do bức xạ mặt trời qua bao che Q7 Do yêu cầu của đề tài, chỉ thiết kế điều hoà cho 2 tầng (tầng 1 và tầng 2), không tính cho tầng 3 nên 2 tầng điều hoà này không chịu nhiệt toả do bức xạ mặt trời qua bao che . Nghĩa là: Q7 = 0 kW 3.1.1.8. Nhiệt toả do rò lọt không khí qua cửa Q8 Q8 = L8(IN - IT), kW Trong đó: L8: Lượng không khí lọt qua cửa trong một đơn vị thời gian, kg/s IN, IT: entanpi của không khí ngoài và trong không gian điều hoà kJ/kg Theo thông số nhiệt độ và độ ẩm đã chọn ở chương 1 cho hệ thống điều hoà cấp 3 trong và ngoài nhà, tra đồ thị I-d của không khí ẩm ta được các entanpy tương ứng - Trong nhà: tT = 250C jT = 65% IT = 58,2 kJ/kg , dT = 13,9 g/kg - Ngoài nhà: TN = 32,80C jN = 66% IN = 88,67 kJ/kg , dT = 20,3 g/kg - Lượng không khí lọt qua cửa trong 1 đơn vị thời gian: L8 = (1,5 á 2 ) V,kg/s Trung tâm thương mại điện máy Tràng Thi là nơi thường xuyên mở cửa nên chọn hệ số kinh nghiệm là 2. L8 = 2V. V: thể tích khối khí cần điều hoà: Tầng 1: V1 = 1950,48m3 Tầng 2: V2 = 1950,48m3 Lượng không khí lọt qua cửa trong 1 đơn vị thời gian đối với từng tầng điều hoà. Tầng 1: L81 = 2 V1 = 2 . 1950,48 = 3900,96 m3/h L81 = 3900,96m3/h = 1,266kg/s Tầng 2: L82 = 2 V2 = 2 . 1950,48 = 3900,96 m3/h L81 = 3900,96m3/h = 1,266kg/s Nhiệt toả do rò lọt không khí đối với từng tầng điều hoà Tầng 1: Q81 = L81 (IN - IT) = 1,266 . (88,67 – 58,2) = 38,58 kW Tầng 2: Q82 = L82 (IN - IT) = 1,266 . (88,67 – 58,2) = 38,58 kW Tổng lượng nhiệt toả do rò lọt không khí qua cửa : Q8 = Q81 + Q82 = 38,58 + 38,58 = 77,16 kW Các kết quả tính toán nhiệt toả được giới thiệu ở bảng 3.1 dưới đây Bảng3.1 Tổng kết các kết quả tính toán nhiệt toả vào không gian điều hoà. TT Các nguồn nhiệt toả vào phòng Ký hiệu Tầng Đơn vị [kW] 1 Từ máy móc Q1 1 72,32 2 72,32 2 Từ đèn chiếu sáng Q2 1 6,966 2 6,966 3 Từ người Q3 1 12,5 2 12,5 4 Từ bán thành phẩm Q4 0 5 Từ thiết bị trao đổi nhiệt Q5 0 6 Từ bức xạ mặt trời qua kính Q6 1 8,125 7 Do bức xạ mặt trời qua bao che Q7 8 Do rò lọt không khí qua cửa Q8 1 38.58 2 38,58 Tổng Qtoả 1 138,491 2 139,746 3.1.2. Nhiệt thẩm thấu qua kết cấu bao che do chênh lệch nhiệt độ Q9 Công thức tính toán: Q9 = 10-3. Ski . Fi. Dti, kW Trong đó: ki: hệ số truyền nhiệt qua bao che ứng với bề mặt thứ i, W/m2K Fi: Diện tích bề mặt thứ i, m2 Dti: Độ chênh nhiệt độ trung bình tính toán ứng với bề mặt thứ i, 0C 3.1.2.1. Nhiệt thẩm thấu qua tường Q 9 = 10-3 . ki . Fi . Dti , kW Theo bảng 3.4 (tài liệu hướng dẫn thiết kế hệ thống điều hoà không khí) chọn k = 1,25 W/m2K Do tường tiếp xúc trực tiếp với không khí ngoài trời nên Dt = tN - tT = 32,8 - 25 = 7,8 0C * Nhiệt thẩm thấu qua tường thứ nhất Qt1 Hướng của tường: Đông Diện tích gạch xây: Tầng 1: 141,96m2 Tầng 2: 141,96m2 Ta có: Nhiệt thẩm thấu qua tường của tầng 1 theo hướng Đông: Qtầng 1 = 1,25 . 141,96 . 7,8 . 10-3 = 1,384kW Nhiệt thẩm thấu qua tường tầng 2 theo hướng Đông: Qtầng 2 = 1,25 . 141,96 . 7,8 . 10-3 = 1,384kW Vậy nhiệt thẩm thấu qua tướng thứ nhất là: Qt1 = Qtầng 1 + Qtầng 2 = 1,384 + 1,384 = 2,768kW * Nhiệt thẩm thấu qua tường thứ 2: Qt2 Hướng của tường: Tây Diện tích gạch xây: tầng 1: 60.36m2 tầng 2: 60.36m2 Diện tích kính: tầng 1: 81,6m2 tầng 2: 81,6m2 Kết cấu gạch xây là như nhau nên ta lấy hệ số truyền nhiệt qua các tường gạch là như nhau ktường gạch = 1,25W/m2K. Hệ số truyền nhiệt qua kính: kkính = Chọn aT = 10W/m2K aN = 20W/m2K Theo bảng 3.1 tài liệu hướng dẫn thiết kế hệ thống lạnh . Ta có: d1 = 0,005, li = 0,12 W/mK kkính = = 5,2W/m2K - Nhiệt thẩm thấu qua tường tầng 1: Q tầng 1 = Qtường gạch + Qkính Trong đó: Qtường gạch = 1,25 . 60,36 . 7,8 . 10-3 = 0,376 kW Qkính = 5,2 . 81,6 . 7,8 . 10-3 = 3,309kW Qtầng 1 = 0,376 + 3,._.