Thiết kế hệ thống điều hoà không khí cho toà nhà trụ sở thời báo kinh tế Việt Nam 96 Hoàng Quốc Việt Hà Nội

ng kha học kỹ thuật nổ ra ở đầu thế kỷ 20. Cùng với sự phát triển của nhiều ngành khoa học khác thì khoa học kĩ thuật nghiên vứu về điều koà không khí đã dần được hoàn thiện và trở thành một bộ phận không thể tách rời của một xã hội văn minh hiện đại. Ngày nay điều tiết không khí nhằm tạo ra vi khí hậu nhân tạo,không khí có trạng thái phù hợp với yêu cầu công nghệ cũng như ăn, ở và làm việc của con người. Việt Nam hiện tại cũng như trong tương lai điều hoà không khí phát triển không ngừng và ngày càng có vị trí quan trọng trong nền kinh tế đang phát triển. Điều hoà không khí đã được sử dụng trong nhiều lĩnh vực khác nhau của đời sống như: các toà nhà cao tầng, khách sạn, cơ quan, cac ngành giao thông, sản xuất, chế biến... Người kỹ sư ngành lạnh phải chú ý và quan tâm hàng đầu đến công việc tính toán và thiết kế một hệ thống điều hoà không khí để làm sao đáp ứng được những yêu cầu của người sử dụng, cũng như yêu cầu kỹ thuật, và phải có hiệu quả kinh tế cao trong quá trình vận hành hệ thống. Theo nhiệm vụ đươc giao: “thiết kế hệ thống điều hoà không khí cho toà nhà trụ sở thời báo kinh tế Việt Nam 96 Hoàng Quốc Việt Hà Nội.” Đây là một thử thách lớn đối với em khi chuẩn bị tốt nghiệp và để bước ra thực tế công việc trong tương lai. Sau quá trình học tập tại nhà trường cùng sự dạy bảo tận tình của thầy cô giáo cũng như những lần thực tập tại các công trình trong thực tế.Mặc dù với những điều kiện tốt như vậy,bản thân em còn thiếu kinh nghiệm nên trong quá trình hoàn thành đồ án không thể tránh khỏi sự thiếu sót.Vì vậy em rất mong nhận được sự chỉ bảo, góp ý của thầy cô giáo và các bạn. Chương 1 Sự cần thiết của điều hoà không khí, mô tả công trình, chọn thông số thiết kế 1.1 sự cần thiết của điều hoà không khí Nói đến điều hoà không khí được hiểu là sự khống chế về nhiệt độ, độ ẩm, lưu lượng khí sao cho phù hợp đáp ứng với yêu cầu của người sử dụng cũng như cho công việc sản xuất. Để thấy rõ hơn vệ sự cân thiết của điều hoà không khí ta sẽ cùng phân tích ảnh hưởng trực tiếp của ba yếu tố trên đối với con người cũng như trong lao động và sản xuất. 1.1.1. ảnh hưởng của trạng thái không khí tới con người * Nhiệt độ Trong quá trình lao động sinh hoạt của con người đều sản sinh ra nhiệt lượng của cơ thể là 370C. Do đó cần giải phóng lượng nhiệt dư thừa vào môi trường xung quanh theo ba phương thức: đối lưu, bức xạ, bay hơi. Phương thức truyền nhiệt đối lưu và bức xạ đều phụ thuộc vào hệ số nhiệt độ: Bằng hệ số bề mặt ngoài cơ thể với nhiệt độ không khí xung quanh. Nhiệt lượng này gọi chung là nhiệt hiện toả ra từ con người. Do đó nhiệt độ không khí xung quanh là yếu tố gây cảm giác nóng, lạnh rõ rệt với con người. Truyền nhiệt bằng bay hơi là nhiệt toả ra khi có sự bay hơi từ thân người (do mồ hôi, do hơi thở). Nhiệt lượng bay hơi gọi là nhiệt ẩn toả ra từ người. Ta biết rằng cơ thể con người tự điều chỉnh thân nhiệt khi nhiệt độ thay đổi. Vào mùa hè (nhiệt độ cao hơn thân nhiệt), cơ thể ta toát mồ hôi để bay hơi nước vào môi trường. Ngược lại vào mùa đông (nhiệt độ thấp hơn thân nhiệt), nếu không mặc quần áo ấm sẽ dễ sinh bệnh. Vì vậy yếu tố nhiệt độ có ảnh hưởng rất lớn tới cơ thể. * Độ ẩm tương đối Độ ẩm tương đối của không khí là yếu tố quyết định đến sự bay hơi của mồ hôi từ cơ thể vào không khí. Khi không khí có độ ẩm nhỏ, hơi nước từ mồ hôi dễ dàng bay hơi vào không khí. Ngược lại khi không khí có độ ẩm lớn, chỉ có một lượng nhỏ mồ hôi bay vào không khí. Nếu nhiệt độ của môi trường lớn cộng với độ ẩm lớn thì quá trình tiết mồ hôi từ cơ thể ra càng nhiều, gây cho con người cảm giác rất khó chịu, nóng bức. * Tốc độ không khí Khi tốc độ không khí tăng, lượng nhiệt toả ra từ cơ thể con người bằng đối lưu và bằng bay hơi và ngược lại. Qua nghiên cứu cho thấy cơ thể sẽ cảm giác dễ chịu khi tốc độ không khí xung quanh khoảng 0,25m/s Như vậy ta thấy 3 yếu tố trên có ảnh hưởng rất lớn và trực tiếp tới cơ thể. Hệ thống điều hoà không khí sẽ giải quyết những ảnh hưởng xấu của các nhân tố nói trên có hại cho sức khoẻ con người, và tạo ra sự thoải mái và tốt cho cơ thể. 1.1.2. ảnh hưởng của trạng thái không khí tới sản xuất. Mỗi ngành kỹ thuật, sản xuất lại yêu cầu một chế độ vi khí hậu khác nhau do đó ảnh hưởng của môi trường không khí đối với từng ngành là khác nhau. * Nhiệt độ Một số ngành sản xuất như bánh kẹo đòi hỏi nhiệt độ không khí khá thấp (ví dụ ngành sản xuất chế biến Socola cần nhiệt độ 780C, kẹo cao su cần nhiệt độ 200C), nếu nhiệt độ cao quá sẽ làm hỏng sản phẩm. Một số ngành sản xuất và các trung tâm điều khiển tự động, trung tâm đo lường cần phải duy trì nhiệt độ ổn định và khá thấp để cho máy móc có độ chính xác cao. * Độ ẩm tương đối Đây là yếu tố ảnh hưởng đến sản xuất nhiều hơn yếu tố nhiệt độ. Hầu hết các quá trình sản xuất các thiết bị máy móc, điện tử, thực phẩm, chế biến… đều cần phải duy trì độ ẩm vừa phải và thích hợp. Độ ẩm quá thấp sẽ làm tăng quá trình bay hơi nước từ sản phẩm (gây nứt nẻ, vỡ hoặc biến dạng). Nếu môi trường có độ ẩm cao sẽ gây nấm mốc, chập cháy, sự hút ẩm… * Tốc độ không khí chủ yếu liên quan tới việc tiết kiệm năng lượng quạt gió, cũng như quá trình cưỡng bức sự bay hơi. Tốc độ gió lớn không chỉ gây cảm giác khó chịu với người sản xuất mà còn làm chậm tiến độ của công việc gia công, và chế tạo ra sản phẩm. Không có gió sẽ làm cho cơ thể yếu đi, hầu hết các ngành công nghiệp đều cần tới sự thông gió với yêu cầu phù hợp cho sản xuất. Không chỉ có 3 nhân tố trên làm ảnh hưởng đến cơ thể con người và sản xuất mà độ sạch của không khí cũng ảnh hưởng rất lớn. Qua quá trình sinh hoạt, lao động, sản xuất của con người cũng như các phương tiện giao thông đã làm cho nguồn không khí bị ô nhiễm: bụi, khí thải, CO2,… nó có ảnh hưởng rất lớn đến sức khoẻ dẫn đến thiếu năng suất lao động. Môi trường tự nhiên không thể đáp ứng hết được mọi yêu cầu và những đòi hỏi của con người và sản xuất. Vì vậy phải sử dụng các biện pháp tạo ra vi khí hậu nhân tạo từ các hệ thống điều hoà không khí. 1.2. Mô tả công trình Như ta đã biết, tờ báo kinh tế rất quen thuộc với đời sống hàng ngày của người dân. Tờ báo mang lại những thông tin nóng hổi về vấn đề kinh tế cũng như giá cả các mặt hàng, tiền tệ… của trong và ngoài nước. Với tầm quan trọng như vậy việc sử dụng hệ thống điều hoà không khí là rất cần thiết bởi nó sẽ giúp cho các nhà báo, cán bộ công nhân viên của thời báo có một không gian thoải mái để làm việc. Hơn nữa việc khống chế nhiệt độ, độ ẩm của không khí trong toà nhà cũng rất cần thiết cho máy móc trang thiết bị trong ngành. Toà nhà Thời báo Kinh Tế Việt Nam địa chỉ số 96 đường Hoàng Quốc Việt. Địa điểm này cũng xa trung tâm thủ đô, gần với cầu Thăng Long, nên lượng xe chở hàng và khách qua lại rất nhiều không khí rất ô nhiễm. Toà nhà gồm có 9 tầng, diện tích mặt bằng xây dựng 610m. Theo yêu cầu tính toán trong bản vẽ xây dựng chỉ tính cho 6 tầng đó là các tầng 1,2,3,4,8 và tầng 9. Tầng 1 gồm có 3 phòng, tầng 2 có 2 phòng, tầng 3 có 3 phòng, tầng 4 và 8 mỗi tầng có 3 phòng, tầng 9 có 3 phòng. Cách bố trí các phòng cũng như diện tích của các phòng ở các tầng là khác nhau. Các hình 3, 4, 5, 6, 7 và 8 thể hiện mặt bằng của 6 tầng nói trên. 1.3. Chọn thông số thiết kế Để chọn được thông số cho không khí ngoài trời và trong toà nhà trước tiên ta phải xác định công trình phù hợp với cấp nào của hệ thống điều hoà. Hệ thống điều hoà không khí được chia làm ba cấp dựa theo độ tin cậy, tính kinh tế và mỹ quan của công trình. + Hệ thống cấp 1: Duy trì các thông số trong nhà với mọi phạm vi nhiệt độ ngoài trời từ trị số cực tiểu (mùa lạnh), đến trị số cực đại (mùa nóng). Hệ thống làm việc ở chế độ nhiệt ẩm nghiêm ngặt và chế độ tin cậy cao. + Hệ thống cấp 2: Duy trì các thông số trong nhà cho phép sai lệch không quá 200h trong một năm (thông số trong nhà có thể cho phép sai lệch so với chế độ tính toán khi nhiệt độ, độ ẩm ngoài trời đạt giá trị cực đại hoặc cực tiểu). +Hệ thống cấp 3: Duy trì các thông số trong nhà trong một phạm vi cho phép với sai lệch tới không quá 400h trong một năm. Sử dụng hệ thống này khi không yêu cầu nghiêm ngặt về chế độ nhiệt ẩm. Theo như yêu cầu sử dụng của toà nhà Thời Báo Kinh Tế Việt Nam ta chọn hệ thống điều hoà không khí cấp III. *Thông số tính toán trong nhà Thông số tính toán trong nhà ta có thể chọn theo yêu cầu sử dụng phù hợp cho cả hai mùa đông và mùa hè là: t= 250C 20C = 65% 5% *Thông số tính toán ngoài trời Thông số tính toán không khí ngoài trời được chọn theo tiêu chuẩn Việt Nam: TCVN 5687- 1992 và 4088- 85. + Mùa hè Đối với Hà Nội theo bảng 1.7 của TCVN 4088-85 theo [1] t= 41,6C t= 32,8C (tháng 6) t= 25,5C (tháng 6) Độ ẩm trung bình tháng nóng nhất là 83% (tháng 6). Tính nhiệt độ điểm nóng nhất trong năm t = 0,5 (t+ t )(tháng 6) = 0,5(32,8 + 22,5) = 29,15C 29,2C và độ ẩm 83% dóng theo đường d = const đến gặp t = 29,2C tại điểm 66% đây là độ ẩm ngoài trời tính toán. Vậy thông số của không khí ngoài trời ở Hà Nội đối với điều hoà không khí cấp III là t = 32,8C = 66% Vào mùa đông ta cũng tính như mùa hè và được t =13,8C = 64% Chương 2 So sánh các hệ thống điều hoà không khí Muốn so sánh các hệ thống điều hoà không khí ta phải hiểu về các hệ thống và sự phân loại các hệ thống rồi mới rút ra nhận xét và có sự so sánh về chúng. Hệ thống điều hoà không khí là một tập hợp các máy móc, thiết bị, dụng cụ… để tiến hành các qui trình xử lý không khí như sưởi ấm, làm lạnh, khử ẩm, gia ẩm… Điều chỉnh khống chế và duy trì các thông số vi khí hậu trong nhà như nhiệt độ, độ ẩm, độ sạch, khí trời, sự tuần hoàn phân phối không khí trong phòng nhằm đáp ứng nhu cầu tiện nghi và công nghệ . Việc phân loại và so sánh các hệ thống điều hoà không khí là rất phức tạp vì chúng quá đa dạng và phong phú đáp ứng nhiều ứng dụng cụ thể của hầu hết các ngành kinh tế, tuy nhiên có thể so sánh chúng qua cách phân loại các hệ thống điều hoà không khí theo các đặc điểm sau: - Theo mục đích ứng dụng ta có hệ thống điều hoà tiện nghi và điều hoà công nghệ. - Theo tính chất quan trọng phân ra điều hoà cấp 1, cấp 2 và cấp 3 (như đã nói ở phần trên). - Theo tính tập trung phân ra điều hoà cục bộ, hệ thống điều hoà tổ hợp gọn (với các cụm máy gọn) và hệ thống trung tâm nước. - Theo cách làm lạnh không khí phân ra hệ thống trực tiếp (làm lạnh trực tiếp bằng dàn bay hơi) hoặc gián tiếp (qua nước lạnh với dàn FCU và AHU). Loại gián tiếp có thể phân ra loại khô và loại ướt. + Loại khô là loại có dàn ống xoắn trao đổi nhiệt có cánh, nước lạnh đi trong ống còn không khí đi bên ngoài ống ( hệ thống kín). + Loại ướt còn gọi là dàn phun là loại buồng điều hoà không có dàn phun, phun trực tiếp nước lạnh vào không khí cần làm lạnh (loại này còn gọi là hệ thống hở). - Theo cách phân phối không khí có thể phân ra hệ thống cục bộ hoặc trung tâm. + Kiểu cục bộ là xử lý không khí có tính chất cục bộ cho từng không gian điều hoà riêng lẻ. + Kiểu trung tâm là không khí được xử lý tại một trung tâm và phân phối tới các không gian điều hoà bằng ống gió. - Theo năng suất lạnh có thể phân ra loại nhỏ (tới hai tấn lạnh Mỹ hay 24000 Btu/h hoặc 7 kW), loại trung bình từ 3 tấn đến 100 tấn lạnh Mỹ, và loại lớn từ 100 tấn lạnh Mỹ. - Theo chức năng có loại một chiều hoặc hai chiều + Máy điều hoà một chiều là loại chỉ có một chức năng làm lạnh + Máy điều hoà hai chiều là loại bơm nhiệt có khả năng làm lạnh vào mùa hè và sưởi ấm vào mùa đông. - Căn cứ vào kết cấu máy chia ra máy điều hoà một cụm, hai cụm và nhiều cụm. + Loại một cụm còn được gọi là máy điều hoà nguyên cụm như máy điều hoà cửa sổ, máy điều hoà lắp trên mái, máy điều hoà nguyên cụm giải nhiệt nước. + Máy hai và nhiều cụm được gọi là máy điều hoà tách. Các loại máy này có tên chung là máy điều hoà tổ hợp gọn (theo các đơn nguyên) (unitary packaged air conditioner) hay gọi tắt là máy điều hoà gọn. - Theo cách bố trí dàn lạnh chia ra loại cửa sổ, treo tường, treo trần, giấu trần hoặc âm trần, giấu trần cassette, giấu trần cassette một cửa hoặc nhiều cửa thổi, tủ tường, hộp tường, kiểu tủ hành lang… - Theo cách làm mát thiết bị ngưng tụ chia ra loại giải nhiệt gió (làm mát bằng không khí ) hoặc giải nhiệt nước (bình ngưng làm mát bằng nước), hoặc kết hợp nước và gió. - Theo chu trình lạnh có thể phân ra máy lạnh nén hơi, hấp thụ, ejectơ hoặc nén khí. - Theo kiểu máy nén pittong, trục vít, rôto, xoắn ốc hoặc tuabin. - Theo kết cấu máy nén chia ra kiểu kín, hở hoặc nửa kín. - Theo cách bố trí hệ thống ống dẫn nước lạnh của hệ thống Watter Chiler chia ra hệ thống 2 đường ống nước và hệ thống 3 đường ống nước. - Theo hệ thống ống phân phối gió chia ra hệ thống 1 ống gió, 2 ống gió hoặc hệ thống không ống gió. - Theo cách điều chỉnh gió phân ra loại hệ thống lưu lượng không thay đổi (CAV-Constant Air Volume) và hệ thống lưu lượng thay đổi(VAV-Variable Air Volume). - Theo cách điều chỉnh môi chất lạnh ta có thể phân ra 2 loại, loại điều khiển ON – OFF (không điều khiển được môi chất lạnh). Loại điều chỉnh được lưu lượng môi chất lạnh bằng bộ biến tần : VRV (Variable Refrigerant Volume). Theo các đặc điểm đã phân tích ở trên hệ thống điều hoà không khí có máy nén được phân ra làm 3 loại, đang được sử dụng rộng rãi và phổ biến đó là : * Hệ thống điều hoà không khí cục bộ (Indiviual room air conditioning system) : Bao gồm 2 loại chính là máy điều hoà cửa sổ và máy điều hoà tách (hai cụm), năng suất lạnh đến 24.000 Btu/h (có khi đến 48.000 Btu/h). Có dàn bay hơi làm lạnh không khí trực tiếp và dàn ngưng tụ giải nhiệt gió. Đây là loại máy nhỏ, hoạt động hoàn toàn tự động, lắp đặt vận hành, bảo trì, bảo dưỡng rễ ràng, tuổi thọ trung bình, độ tin cậy lớn, giá thành rẻ. Rất thích hợp với văn phòng và căn hộ nhỏ. Nhược điểm cơ bản của hệ thống cục bộ là khó áp dụng cho các phòng lớn, hội trường, phân xưởng, nhà hàng, cửa hàng, các toà nhà cao tầng như khách sạn trụ sở…Vì khi khi lắp đặt phải treo nhiều dàn nóng ngoài nhà, sẽ làm mất mỹ quan và phá vỡ kiến trúc của toà nhà. * Hệ thống điều hoà không khí tổ hợp gọn (Unitary packaged air conditiong system): Là loại máy hoặc hệ thống điều hoà cỡ trung bình bố trí gọn thành các tổ hợp thiết bị có năng suất lạnh từ 3 đến 100 tấn lạnh Mỹ, dàn bay hơi làm lạnh không khi trực tiếp, dàn ngưng tụ giải nhiệt gió hoặc hơi nước. Kiểu một cụm (máy điều hoà thương nghiệp đặt trên mái, máy điều hoà nguyên cum giải nhiệt nước…) hoặc máy kiểu tách hai cụm hoặc nhiều cụm (kiểu treo tường, tủ tường, treo trần, giấu trần…). Hoặc kiểu VRV có hoặc không có ống gió, một chiều hoặc hai chiều. Ưu điểm chính là khả năng làm lạnh không khí trong phòng tốt hơn so với hệ điều hoà cục bộ. Tuy nhiên có nhược điểm là 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. Tuổi thọ của điều hoà tổ hợp gọn là trung bình. Đối với điều hoà tách và nguyên cụm vấn đề bảo dưỡng và sửa chữa định kỳ nói chung là ít thường xuyên hơn so với điều hoà cục bộ, riêng với hệ VRV thì có nhiều loại được trang bị hệ thống chuẩn đoán và đưa ra lỗi giúp cho người sử dụng dễ phát hiện và dễ sửa chữa. Vốn đầu tư ban đầu và giá vận hành đối với hệ điều hoà tách, nguyên cụm là trung bình, không gian lắp đặt máy làm mất mỹ quan và ảnh hưởng tới kiến trúc công trình. Trong khi đó hệ VRV có vốn đầu tư ban đầu là cao nhất nhưng chi phí vận hành lại thấp nhất, đồng thời khả năng ảnh hưởng đến cảnh quan và kiến trúc của toà nhà hầu như là không có, tuy nhiên phải lắp đặt đường ống dẫn môi chất và hệ điều khiển phức tạp. * Hệ điều hoà không khí trung tâm nước (Hydraulic central air conditioning system) Là loại hệ thống điều hoà dán tiếp bằng nước lạnh với máy làm lạnh nước (watter chiller) và các dàn làm lạnh không khí bằng nước lạnh FCU (Fancoil unit) hoặc AHU (air handling unit). Năng suất lạnh từ 100 tấn lạnh Mỹ trở lên, thiết bị ngưng tụ giải nhiệt gió hoặc nước. Hệ thống ống dẫn nước lạnh có thể là 2 loại ống, hồi ngược, 3 hệ ống hoặc 4 hệ ống. Hệ 2 ống nước (two pipe system) là hệ thống ống nước cấp cho dàn FCU, AHU với một ống cấp chung và một ống hồi chung cho cả nước nóng và cả nước lạnh. Các FCU và AHU được mắc giữa hai ống. Hệ hồi ngược(reverse return system) là hệ thống hai ống có thêm ống hồi ngược để cân bằng áp suất tự nhiên giữa các FCU và AHU. Hệ thống 3 ống cấp riêng rẽ cho nước nóng và nước lạnh nhưng chỉ có một ống nước hồi chung. Hệ thống 4 ống (Four pipe system) hệ thống nước nóng và lạnh cho các FCU và AHU với 2 ống cấp và 2 ống hồi tiếp riêng cho nước nóng và nước lạnh. Hệ thống điều hoà trung tâm nước ứng dụng cho cả lĩnh vực tiện nghi và công nghệ (sử dụng thích hợp cho nhà cao tầng, văn phòng, khách sạn, xưởng sản xuất…). Nó có ưu điểm là có khả năng điều chỉnh nhiệt độ tốt nhất và ổn định nhất, đáp ứng mọi nhu cầu về làm sạch bụi tạp chất, hoá chất và mùi, ít phải bảo dưỡng sửa chũa nhất, hệ thống không làm ảnh hưởng tới cảnh quan và kiến trúc của công trình, không gây ồn trong nhà. Tuy nhiên có nhược điểm là chi phí vận hành và lắp đặt cao, khả năng sử dụng lạnh cục bộ là khó nhất vì không thể cho máy hoạt động khi cần năng suất lạnh nhỏ do tổn thất công suất lớn. Ngoài ra không thể tính tiền điện riêng biệt cho từng hộ tiêu thụ, mà chỉ tính khoán theo từng diện tích phòng. CHƯƠNG 3 tính cân bằng nhiệt ẩm 3.1. Các thông số xây dựng cơ bản của toà nhà Trụ Sở Thời Báo Kinh Tế Việt Nam. Dựa vào bản vẽ mặt bằng cũng như quan sát thực tế công trình ta có thể xác định được các thông số về chiều dài, chiều rộng, chiều cao và hướng của công trình: Bắc Tây Đông Nam Hinh 1: Hướng của công trình * Tổng diện tích mặt bằng xây dựng của công trình là Stổng=610,5 * Diện tích xây dựng và diện tích sử cần điều hoà của từng tầng được thể hiện qua bảng 1 Bảng 1: Diện tích sử dụng lạnh của các tầng. Tầng Diện tích sử dụng , Diện tích sử dụng lạnh , Phòng 1 Phòng 2 Phòng 3 Tổng 1 610,5 182,25 183,75 28,125 394,125 2 610,5 206,25 206,25 0 412,5 3 610,5 206,25 206,25 87,75 500,25 4 610,5 206,25 206,25 87,75 500,25 8 610,5 206,25 206,25 87,75 500,25 9 610,5 206,25 206,25 87,75 500,25 * Kết cấu bao che của toà nhà gồm + Phần diện tích tường xây. + Phần diện tích cửa gỗ và cửa kính. + Phần diện tích vách kính. * Tường xây gồm 3 lớp + Hai lớp vữa dày 30 mm, hệ số dẫn nhiệt = 0,6 W/mK. + Một lớp gạch dày 220 mm, hệ số dẫn nhiệt = 0,7 W/mK. Hướng của tòa nhà được mô tả như hình 1. * Công trình được xây dựng 9 tầng, diện tích xây dựng của các tầng bằng nhau. Chiều cao của từng tầng như sau Tầng 1 cao : 4,5 m Tầng 2,3,4,8,9 cao : 3,0 m * Công trình được xây dựng trên một diện tích mặt bằng lớn, bốn phía của công trình đều là khoảng trống. Thông số xây dựng từ các hướng của công trình được thể hiên qua bảng 2.1 đến bảng 3. * Kết cấu mái của công trình Phần mái của công trình được bố trí để máy móc và thiết bị kỹ thuật nên mái chỉ được đổ một lớp bê tông cốt thép dày: 200 mm. * Kết cấu nền của công trình Nền của công trình có kết cấu cơ bản như sau: Lớp thứ nhất là lớp gạch men dày 10 mm; Lớp thứ hai là lớp vữa dày 30 mm; Lớp thứ ba là lớp bê tông dày 200 mm. Phía dưới nền của tầng 1 là tầng hầm dùng làm gala để xe. 3.2. tính cân bằng nhiệt ẩm Các thành phần của nhiệt thừa bao gồm: Các nguồn nhiệt toả vào trong phòng và nhiệt thẩm thấu qua kết cấu bao che. Do kết cấu của công trình nên việc tính toán cho các phòng của các tầng là gần như tương tự nhau. Vì vậy ta chọn hai phòng đặc trưng nhất đó là phòng 2 ở tầng 1 và phòng 3 ở tầng 9 để tính toán. Kết quả tính cân bằng nhiệt của các phòng ở các tầng còn lại sẽ được tập hợp từ bảng 4 đến bảng 14. Sau đây là phần tính toán chi tiết 2 phòng nói trên. 3.2.1. Nhiệt do máy móc tỏa ra Q1 Do tính chất sử dụng của công trình các phòng chủ yếu là phòng làm việc nên không sử dụng động cơ máy móc mà chủ yếu là thiết bị văn phòng như : máy tính, máy in, máy photo coppy, máy fax… Nhiệt toả ra từ các máy được tinh theo công thức : Q = ,, W n - số máy tính có trong không gian điều hoà N- công suất của một gian máy vi tính, với máy tính thường công suất = 300 W/máy. Số máy tính trong các phòng còn phụ thuộc vào tính chất công việc của phòng đó và số nhân viên. * Nhiệt do máy toả ra ở phòng 2 tầng 1 là : có 2 máy tính Q = 2.300 = 600 W * Nhiệt do máy toả ra ở phòng 3 tầng 9: có 5 máy Q = 5.300 = 1500 W 3.2.2. Nhiệt toả từ đèn chiếu sáng Q Q= N, W N là tổng công suất của tất cả các đèn chiếu sáng ở đây ta lấy công suất của đèn chiếu sáng là 10 W/1m * Công suất đèn chiếu sáng phòng 2 tầng 1 là Q= 10.183,75 = 1837,5 W. * Công suất đèn chiếu sáng phòng 3 tầng 9 là Q= 10.87,75 = 877,5 W. 3.2.3. Nhiệt do người toả ra Q Nhiệt do người toả vào không khí bao gồm 2 phần: Nhiệt hiện q(do truyền bằng đối lưu và bức xạ) và nhiệt ẩn do bay hơi nước (mồ hôi, hơi thở ) q. q = q+ q Khi tính toán thông gió và điều tiết không khí ta chỉ tính đến thay đổi trạng thái của không khí và cả nhiệt độ, độ ẩm, do đó phải tính theo nhiệt toả toàn phần. Q= n.q n - là số người trong không gian điều hoà q - là nhiệt toàn phần, chọn q = 125 W/người, theo [1]. * Nhiệt do người toả ra ở phòng 2 tầng 1 là: có 12 người Q= 12.125 = 1500 W. * Nhiệt do người toả ra ở phòng 3 tầng 9 là: Q= 4.125 =500W. 3.2.4 Nhiệt do bán thành phẩm đưa vào Q Q= G.C.(t-t) + W.r ,W Trong đó : G - là khối lượng bán thành phẩm đưa vào, kg/s C - là nhiệt dung riêng khối lượng bán thành phẩm , kJ/kgK W- là lượng ẩm toả ra (hoặc ngưng tụ vào) bán thành phẩm r - là nhiệt ẩm hoá hơi của nước, r = 2442 kJ/kg (ở 25C) Do đây là trụ sở toà báo Kinh Tế nên chỉ có nhân viên, cán bộ của toà báo họat động, do đó bỏ qua lượng nhiệt do các nhân tố khác sinh ra vì rất nhỏ. Q= 0 kW 3.2.5 Nhiệt toả từ thiết bị trao đổi nhiệt Q Q= .F(t-t) , W - hệ số toả nhiệt đối lưu và bức xạ từ vách thiết bị trao đổi nhiệt,W/mK. F - Diện tích bề mặt trao đổi nhiệt, m. t-t- Hiệu nhiệt độ bề mặt thiết bị và nhiệt độ phòng, K. Do đây là trụ sở toà báo Kinh Tế nên không có thiết bị trao đổi nhiệt, vì vậy Q= 0 3.2.6 Nhiệt toả do bức xạ mặt trời qua kính Q Q= I.F...,W I- Cường độ bức xạ mặt trời lên mặt đứng, phụ thuộc vào hướng Bắc -Nam - Đông - Tây: Theo [1] I = 122 W/ m; I = 0 I = 569 W/ m; I = 569 W/ m; F - diện tích kính chịu bức xạ tại thời điểm tính toán, m; - Hệ số trong suốt của kính: = 0,9 (cửa kính); = 0,81(vách kính); - Hệ số bám bẩn = 0,8 - Hệ số bức xạ = 0,75(cửa kính); = 0,79(vách kính); - Hẹ số tán xạ do che nắng = 0,05(cửa kính); = 0,7(vách kính); Lấy theo [1]. Ta tính nhiệt toả do bức xạ mặt trời qua cửa kính và vách kính, vách kính chỉ nằm ở các phòng 3 của các tầng 4,8 và 9 ở tường hướng Tây. * Nhiệt tỏa do bức xạ mặt trời qua kính ở tường hướng Bắc - Phòng 2 tầng 1: ở hướng bắc phòng 2 tầng 1 chỉ là tường và cửa gỗ tiếp xúc với hành lang nên Q= 0. - Phòng 3 tầng 9 : hướng bắc phòng 3 tầng 9 chỉ là tường và cửa gỗ tiếp xúc với hành lang nên Q= 0. * Nhiệt tỏa do bức xạ mặt trời qua kính ở tường hướng Đông - Phòng 2 tầng 1: Q=569. 37,5. 0,9. 0,8. 0,75. 0,05 Q=576,112 W. - Phòng 3 tầng 9: Q= 0 W (do không có kính). * Nhiệt tỏa do bức xạ mặt trời qua kính ở tường hướng Nam Tại Hà Nội, hướng Nam cường độ bức xạ mặt trời lên kính I = 0 nên: Q= 0. * Nhiệt tỏa do bức xạ mặt trời qua kính ở tường hướng Tây - Phòng 2 tầng 1: Q= 569. 22,5. 0,9. 0,8. 0,75. 0,05 Q= 345,67 W. - Phòng 3 tầng 9 : Bức xạ mặt trời lên vách kính Q=569. 24,4. 0,81. 0,8. 0,79. 0,7 Q=5015,88 W. 3.2.7 Nhiệt toả do bức xạ mặt trời qua bao che Q Thành phần này toả nhiệt vào trong phòng do bức xạ mặt trời làm cho kết cấu bao che nóng hơn mức bình thường, ở đây chủ yếu tính cho mái ở tầng 9. Theo công thức 3.20[1]. Q= 0,055. F. k. . I , W. k- Hệ số truyền nhiệt qua kết cấu bao che , W/m2K ; F - Diện tích trần, m. - Hệ số hấp thụ bức xạ mặt trời của vật liệu kết cấu bao che, = 0,65 Theo bảng 4.10 [1]. I - Cường độ bức xạ mặt trời. I= 928 Theo bảng 3.3 [1]. k = , : Hệ số toả nhiệt phía trong và ngoài nhà. = 10 W/ mK ; = 20 W/ mK. Theo [1]. Tại Hà Nội với điều hoà cấp 3 lấy k định hướng theo bảng 3.4 [1] có: k = 1,88 W/ mK (với trần bêtông). * Tính nhiệt bức xạ qua bao che mái của tầng 9: - Tính cho phòng 1 và phòng 2 tầng 9: Do diện tích phòng 1 bằng phòng 2 nên: Q = Q= 0,055. 1,88. 206,25. 0,65. 928 Q = Q= 12864 W. - Tính cho phòng 3 tầng 9: Q = 0,055. 1,88. 87,75. 0,65. 928 Q = 5473, 04 W. 3.2.8 Nhiệt toả do không khí rò lọt qua cửa Q Q = G. (I- I), W. G - Lưu lượng không khí rò lọt qua cửa mở hoặc khe cửa, kg/s G = . L = 1,2. 1,5. V, kg/s. V - Thể tích phòng, m; - Khối lượng riêng không khí, = 1,2 , kg/m3. L = 1,5. V, m/h; I, I - Entanpy không khí ngoài trời và trong nhà, J/kg; Theo thông số nhiệt độ và độ ẩm cho điều hoà cấp 3 ở Hà Nội tra đồ thị I-d có : t = 25C; t = 32,8C; = 65 %; = 66 % I = 59 kJ/kg; I = 88 kJ/kg; I- I = 88 - 59 = 29 kJ/kg. * Nhiệt do không khí rò lọt qua cửa ở phòng 2 tầng 1 là: V=826,875m. G= 1,2. 1.5. 826,875 = 1488,375 kg/h = 0,413 kg/s. Q= 0,413. 29 = 11,99 kW = 11990 W. * Nhiệt do không khí rò lọt qua cửa ở phòng 3 tầng 9 là: V= 263,25 m. G= 1,2. 1,5. 263,25 = 473,85 kg/h = 0,131 kg/s. Q= 0,131. 29 = 3,817 kW = 3817 W. 3.2.9 Nhiệt thẩm thấu qua vách Q Nhiệt thẩm thấu qua kết cấu bao che do chênh lệch nhiệt độ bên ngoài và bên trong nhà được tính theo công thức 3.23 [1]. Q = k. F. k- Hệ số truyền nhiệt qua kết cấu bao che thứ i, W/mK; F - Diên tích bề mặt kết cấu bao che thứ i, m; - Hiệu nhiệt độ bên trong và bên ngoài nhà của kết cấu bao che thứ i, K; Các phòng của công trình được tính toán nhiệt thẩm thấu qua 2 loại vách đó là : + Vách tiếp xúc với không khí bên ngoài; = 32,8- 25 = 7,8 K. + Vách tiếp xúc với hành lang ; = (32,8- 25). 0,7 = 5,46 K. Nhiệt thẩm thấu qua vách gồm : nhiệt thẩm thấu qua tường, nhiệt thẩm thấu qua cửa kính, và nhiệt thẩm thấu qua vách kính. 3.2.9.1 Nhiệt thẩm thấu qua tường Q Tường gồm 2 lớp vữa và một lớp gạch, có các thông số như sau: Stt Vật liệu , m , W/mK 1 Lớp vữa 0,03 0,6 2 Gạch 0,22 0,7 The công thức 3.24 [1] Q= k. F. t. k = , W/ mK = 10 W/mK ; = 20 W/ mK; , - Bề dày và hệ số dẫn nhiệt của vật liệu xây dựng, m,W/mK; t + Vách tiếp xúc trực tiếp với không khí ngoài trời t = t- t; + Vách tiếp xúc với không gian đệm : t= 0,7 (t-t); + Vách tiếp xúc trực tiếp với không gian có điều hoà không khí t= 0. - Hệ số truyền nhiệt qua tường : k = = 1,77 W/ mK. * Với tường tiếp xúc trực tiếp với không khí bên ngoài: - Tính cho phòng 2 tầng 1 Q = 1,77. 54,75. 7,8 Q = 755,78 W. - Tính cho phòng 3 tầng 9: Q = 1,77. 11,4. 7,8 Q = 157,38 W. * Tường tiếp xúc với không gian đệm: - Tính cho phòng 2 tầng 1: Q = 1,77. 49,5. 5,46 Q = 478,37 W. - Tính cho phòng 3 tầng 9: Q = 1,77. 28. 5,46 Q = 271 W. Kết quả: Nhiệt thẩm thấu qua tường xây ở phòng 2 tầng 1 và phòng 3 tầng 9 là Q = 755,78+478,37=1254,15 W. Q = 157,38+271=428,38 W. 3.2.9.2 Nhiệt thẩm thấu qua kính và vách kính Q * Đối với kính ta có: Hệ số truyền nhiệt qua kính 1 lớp dày 0,005m có = 0,12 W/mK. k = k = 5,2 W/mK - Tính cho phòng 2 tầng 1: Q= 5,2. 109,5. 7,8 Q= 4441 W. * Đối với vách kính: Vách kính co chiều dày 0,05m có hệ số truyền nhiệt k = 6,12 W/mK theo [1]. - Tính cho phòng 3 tầng 9: Q= 6,12. 24,6. 7,8 Q= 1183,85 W. 3.2.9.3 Nhiệt thẩm thấu qua cửa gỗ Q Cửa gỗ dày 40mm có hệ số dẫn nhiệt = 0,3 W/mK. k= = 3,6 W/mK. = 0,7(t-t) = 5,46 K. - Tính cho phòng 2 tầng 1: Q = 3,6. 4,5. 5,46 Q = 88,452 W. - Tính cho phòng 3 tầng 9: Q = 3,6. 8. 5,46 Q = 157,2 W. * Kết quả tổng nhiệt thẩm thấu qua vách là: - Tính cho phòng 2 tầng 1: Q = Q+ Q+ Q Q = 1254,15+4441+88,452 Q = 5783,6 W. - Tính cho phòng 3 tầng 9: Q = Q+ Q+ Q Q = 428,88+1183,85+157,2 Q = 1759,80 W. 3.2.10 Nhiệt thẩm thấu qua trần Q Q = k. F. , W. k - Hệ số truyền nhiệt qua trần , W/mK; F - Diện tích trần hoặc mái , m; - Hiệu nhiệt độ trong và ngoài trần , K. * Tính nhiệt thẩm thấu qua trần phòng 1, 2, 3 tầng 9: - Trần có kết cấu như sau : 1 lớp vữa trát dày 30 mm , có hệ số dẫn nhiệt = 0,6 W/mK; 1 lớp bêtông cốt thép dày 200mm , có hệ số dẫn nhiệt = 1,5 W/mK. = 7,8K k = , W/ mK k = = 3 W/ mK. - Phòng 1 và 2 tầng 9 có diện tích phòng như nhau nên có : Q = Q = 3. 206,25. 7,8 Q = Q = 4826,3 W. - Phòng 3 : Q = 3. 87,75. 7,8 Q = 2053,4 W. * Tính nhiệt thẩm thấu qua trần phòng 3 tầng 1: Trần gồm 1 lớp bêtông dày 200mm , có trát và lát gạch, theo bảng 3.4[1] có k định hướng bằng 1,88 W/ mK. ở trên phòng 3 tầng 1 là hành lang tầng 2 nên ta tính la trần tiếp xúc với không gian đệm, = 0,7(tN - tT)K. = 5,46 K. Q= 1,88. 5,5. 5,46 Q= 56,50 W. 3.2.11 Nhiệt thẩm thấu qua nền Q Phía dưới của sàn là không gian đệm tính giống như nhiệt thẩm thấu qua trần Q = k11. F11. , W K11 - Hệ số truyền nhiệt của nền , W/ mK; F - Diện tich nền , m; - Hiệu nhiệt độ trong và ngoài nhà , K. lấy = 0,7. (tN - tT) = 5,46 K Nhiệt thẩm thấu qua nền ta tính cho phòng 1, 2, 3 tầng 1 ở dưới là tầng hầm, và 1 phần nền của phòng 1 tầng 2 và nền của phòng 3 tầng 3. Nền của các phòng ở đây đều có cấu tạo như nhau giống như trần của phòng 3 tầng 1 (đã tính ở phần trên), lấy k = 1,88 W/ mK. Theo [1]. * Nhiệt thẩm thấu qua nền tầng 1: - Tính cho phòng 1 : Q = 1,88. 182,25. 5,46 Q = 1871 W. - Tính cho phòng 2 : Q = 1,88. 183,75. 5,46 Q = 1886,12 W. - Tính cho phòng 3 : Q = 1,88. 28,125. 5,46 Q = 288,69 W. * Nhiệt thẩm thấu qua nền phòng 1 tầng 2: diện tích 1 phần nền tiếp súc với không gian đệm của phòng 1 tầng 2 là 20,5 m2. Q = 1,88. 20,5. 5,46 Q = 210,42 W. * Nhiệt thẩm thấu qua nền phòng 3 tầng 3: Q = 1,88. 87,75. 5,46 Q = 901 W = 0,901 kW. 3.3 Tính toán lượng ẩm thừa WTH Ta tính lượng ẩm thừa cho phòng 2 tầng 1 và phòng 3 tầng 9, kết quả tính toán các phòng còn lại được tập hợp từ bảng 15 đến bảng 16. 3.3.1 Lượng ẩm do người toả Lượng ẩm do người toả được tính theo công thức W = n. q , kg/s. n - Số người trong phòng điều hoà ; q - Lượng ẩm mỗi người toả ra trong một đơn vị thời ._.