Thiết kế hệ thống Điều hòa không khí cho Xí nghiệp lắp ráp đồ điện tử của tỉnh Hải Dương

LỜI NÓI ĐẦU Nền kinh tế nước ta trong những năm gần đây phát triển với tỷ lệ tăng trưởng đáng kể, bước đầu thực hiện có hiệu quả sự công nghiệp hoá và hiện đại hoá đất nước. Cùng với sự phát triển kinh tế, nhu cầu về thiết bị lạnh dân dụng ngày càng tăng với số lượng và tổng giá trị lớn. Với dân số khoảng 82 triệu người và là nước nằm trong khu vực nhiệt đới nóng ẩm, Việt Nam là một thị trường đầy tiềm năng của rất nhiều hãng sản xuất và kinh doanh máy và thiết bị dùng cho hệ thống điều hoà không khí dùng trong công nghiệp và dân dụng. Thông gió và điều hoà không khí ngày nay là một phần của cuộc sống hiện đại, nhiều ngành công nghiệp sẽ không phát triển nếu không có điều hoà không khí. Điều hoà không khí được ứng dụng trong mọi mặt của cuộc sống và các thiết bị dùng trong kỹ thuật điều hoà không khí đã có những bước phát triển vượt bậc và ngày càng trở nên quen thuộc trong đời sống và sản xuất. Trong quá trình học tập, nghiên cứu, dưới sự giảng dạy của các thầy các cô giáo trong Viện KH & CN Nhiệt lạnh trường ĐHBK Hà Nội em được giao thực hiện bản đồ án tốt nghiệp với đề tài: Thiết kế hệ thống Điều hoà không khí cho xí nghiệp lắp ráp đồ điện tử của tỉnh Hải Dương. Trong quá trình làm đồ án, do còn hạn chế về chuyên môn và kiến thức thực tế nên bản đồ án này không tránh khỏi có những thiếu sót. Em rất mong được sự chỉ bảo và góp ý của các thầy cô và các bạn. Em xin chân thành cảm ơn thầy giáo Vũ Xuân Hùng, các thầy cô giáo trong bộ môn “ Kỹ thuật lạnh và điều hoà không khí” đã tạo mọi điều kiện giúp đỡ em hoàn thành bản đồ án này. Sinh viên thực hiện Phan ngọc Thạch Chương 1 ẢNH HƯỞNG CỦA MÔI TRƯỜNG KHÔNG KHÍ ĐẾN CON NGƯỜI và VAI TRÒ CỦA ĐIỀU HÒA KHÔNG KHÍ TRONG CUỘC SỐNG Ảnh hưởng của môi trường không khí đến con người Con người là một trong những yếu tố quyết định của mọi hoạt động trong xã hội, quyết định năng suất lao động và chất lượng sản phẩm. Con người luôn phải chịu sự tác động của các thông số không khí trong môi trường xung quanh như nhiệt độ, độ ẩm, nồng độ các chất độc hại và tiếng ồn. Chúng có ảnh hưởng rất lớn đến con người theo hai hướng tích cực và tiêu cực. Để hạn chế những tác động tiêu cực và phát huy những tác động tích cực của môi trường ta cần phải tạo ra một môi trường làm việc thích nghi, một không gian thoải mái cho con người. Những điều kiện thích nghi đó hoàn toàn có thể thực hiện được nhờ kỹ thuật điều hoà không khí. Ảnh hưởng của nhiệt độ Nhiệt độ là yếu tố chính gây nên cảm giác nóng, lạnh rõ rệt nhất đối với con người. Con người có thân nhiệt ổn định ở 37 oC và luôn trao đổi nhiệt với môi trường xung quanh dưới hai hình thức: Truyền nhiệt Toả ẩm Khi có sự chênh lệch nhiệt độ giữa môi trường và bề mặt da (có nhiệt độ khoảng 36 oC ) lúc đó sẽ có sự trao đổi nhiệt giữa bề mặt da và môi trường xung quanh bằng đối lưu và bức xạ hoặc chỉ dẫn nhiệt qua lớp quần áo. Khi nhiệt độ nhỏ hơn 36 oC, cơ thể thải nhiệt vào môi trường xung quanh bằng truyền nhiệt, nếu mất nhiệt quá nhiều thì cơ thể sẽ có cảm giác lạnh. Nếu nhiệt độ môi trường lớn hơn 36 oC, lúc đó cơ thể sẽ nhận nhiệt từ môi trường truyền tới nên có cảm giác nóng. Trong thực tế, dù nhiệt độ môi trường xung quanh không cao nhưng do con người đứng gần nơi có nhiệt độ cao như các lò luyện kim, lò rèn, các động cơ đốt trong…thì một vài bộ phận của cơ thể sẽ bị đốt nóng do nhận nhiệt bức xạ từ các bề mặt nơi phát sinh nhiệt. Ngay cả khi không khí không lớn hơn 36 oC thì cơ thể vẫn phải thải nhiệt vào môi trường bằng cách toả ẩm (thở, bay hơi mồ hôi…). Cơ thể đổ mồ hôi nhiều hay ít phụ thuộc vào nhiều yếu tố như nhiệt độ môi trường, độ ẩm tương đối của không khí, tốc độ chuyển động của không khí và cường độ vận động của cơ thể. Ảnh hưởng của độ ẩm Độ ẩm tương đối là yếu tố quyết định điều kiện bay hơi mồ hôi vào không khí. Sự bay hơi nước vào không khí chỉ diễn ra khi độ ẩm tương đối φ< 100%. Nếu không khí có độ ẩm nhỏ thì khi có nhiệt độ cao, cơ thể đổ mồ hôi và mồ hôi bay hơi vào không khí được nhiều gây cảm giác dễ chịu (khi bay hơi 1g mồ hôi, cơ thể thải được nhiệt lượng khoảng 2500J). Nếu độ ẩm φ lớn quá, mồ hôi thoát ra ngoài da bay hơi kém hoặc thậm chí không bay hơi được sẽ gây cảm giác khó chịu cho con người. Tỉ lệ giữa nhiệt lượng cơ thể thải được bằng bay hơi nước (nhiệt ẩn) so với nhiệt thải bằng truyền nhiệt thuần tuý cho ở bảng dưới đây sẽ cho ta thấy được vai trò của độ ẩm φ. Bảng 1.1. Tỷ lệ lượng nhiệt thải bằng bay hơi và truyền nhiệt theo nhiệt độ t, oC 10 26,7 29 36 37,8 40,6 43,3 Tỷ lệ, % 18 30 40 100 120 160 200 Tốc độ lưu chuyển của không khí Khi tốc độ chuyển động của không khí tăng sẽ làm tăng cường độ trao đổi nhiệt và cường độ trao đổi chất. Về mùa đông, khi tốc độ của không khí lớn sẽ làm tăng sự mất nhiệt của cơ thể do đó ta có cảm giác lạnh. Ngược lại về mùa hè khi tốc độ lưu chuyển của không khí tăng sẽ làm tăng nhanh quá trình bay hơi mồ hôi trên da, do đó ta có cảm giác mát mẻ dễ chịu. Vì vậy về mùa hè con người luôn thích sống trong môi trường không khí lưu chuyển mạnh (có gió tự nhiên hoặc gió do quạt tạo ra). Tuy nhiên, tốc độ gió thích hợp chọn lớn hay chọn bé còn tuỳ thuộc vào nhiệt độ không khí. Nếu tốc độ lưu chuyển của không khí (ωk) lớn hơn mức cần thiết thì dễ gây ra mất nhiệt cục bộ làm cho cơ thể chóng mỏi mệt. Bảng dưới đây sẽ cho ta biết giá trị tốc độ lưu chuyển của không khí cho phép phụ thuộc vào nhiệt độ phòng (tkk). Bảng 1.2. Tốc độ không khí cho phép phụ thuộc vào nhiệt độ tkk, oC 1620 2123 2425 2627 2830 > 30 ωk , m/s < 0,25 0,250,3 0,40,6 0,71,0 1,11,3 1,31,5 1.1.4. Nồng độ các chất độc hại Ngoài các yếu tố về nhiệt độ, độ ẩm, tốc độ lưu chuyển của không khí đã đề cập ở trên, thì môi trường không khí phải đảm bảo sự trong sạch nhất định được đặc trưng bằng nồng độ các chất độc hại. Các chất độc hại trong không khí có thể chia thành ba loại chính sau: Bụi: là các hạt vật chất có kích thước nhỏ và có thể dễ dàng xâm nhập vào đường hô hấp. Khí CO2 và hơi nước: tuy không có độc tính nhưng nồng độ lớn sẽ làm giảm lượng O2 trong không khí. Chúng phát sinh do hô hấp của động vật, thực vật hay do đốt cháy các chất hữu cơ hoặc do phát sinh trong các phản ứng hoá học. Các chất độc hại dạng khí, hơi phát sinh trong quá trình sản xuất hoặc trong các phản ứng hoá học. Mức độ độc hại tuỳ thuộc vào cấu tạo hoá học và nồng độ của từng chất. Ảnh hưởng của tiếng ồn Tiếng ồn được coi là một trong những yếu tố gây ô nhiễm môi trường, nó còn là một trong những chỉ tiêu đánh giá chất lượng của hệ thống điều hoà không khí. Tiếng ồn trong phòng có thể do nhiều nguồn khác nhau gây ra và được truyền vào phòng theo nhiều con đường khác nhau. Nó không những ảnh hưởng đến năng suất lao động mà còn ảnh hưởng đến sức khoẻ của con người. Ở những công trình như các phòng phát thanh truyền hình, ghi âm, trường quay, rạp chiếu phim, … thì tiếng ồn là một chỉ tiêu quan trọng khi thiết kế hệ thống điều hoà không khí. Tuy nhiên, một số công trình như các gian máy công nghiệp, nhà bếp, phòng ăn, … thì không quy định mức ồn cho phép. Vai trò của điều hoà không khí trong cuộc sống Ngay từ thời kì cổ đại, con người đã biết đốt lửa sưởi ấm về mùa đông và tìm vào các hang động mát mẻ vào mùa hè. Điều đó chứng tỏ con người đã biết đến khí hậu tự nhiên từ rất lâu, nhưng điều hòa không khí thì phải tới đầu thế kỉ mới này mới dần được hoàn thiện và phát triển mạnh mẽ. Ngày nay điều hòa không khí không thể thiếu trong các sinh hoạt của con người có thể nói điều hòa đã được ứng dụng khắp mọi nơi trên thế giới nhằm tạo ra một môi trường tiện nghi cho con người. Năm 1845, bác sĩ người Mỹ John Gorie đã chễ tạo máy lạnh nén khí đầu tiên để điều hòa không khí cho bệnh viên tư của ông. Chính sự kiện này đã làm cho ông trở lên nổi tiếng thế giới và đi vào lịch sử của điều hòa không khí. Năm 1850, nhà thiên văn học Piuzzi Smith người Scotland lần đầu tiên đưa ra dự án điều hòa không khí phòng ở bằng máy lạnh nén khí. Sự tham gia của nhà bác học nổi tiếng Rankine đã làm cho đề tài không những trở lên nghiêm túc mà còn được đông đảo mọi người quan tâm theo dõi. Năm 1860, ở Pháp F.Carré đã đưa ra những ý tưởng về điều hòa không khí cho các phòng của nhà hát. Năm 1894, Cty Linde đã xây dựng một hệ thống điều hòa không khí bằng máy lạnh amoniac dùng để làm lạnh và khử ẩm không khí mùa hè. Dàn lạnh trên trần, không khí đối lưu tự nhiên, không khí lạnh từ trên đi xuống do mật độ lớn hơn. Năm 1901, một công trình khống chế nhiệt độ dưới 28C0 với độ ẩm thích hợp cho phòng hòa nhạc ở Monte Cáclo được khánh thành. Năm 1904, trạm điện thoại ở Hamburg được duy trì nhiệt độ mùa hè dưới 23C0 và độ ẩm 70%. Năm 1910, Cty Borsig xây dựng các hệ thống điều hòa không khí ở Koeln và Rio de Janeiro, công trình này chủ yếu khống chế nhiệt độ. Năm 1911, Carrier đã lần đầu tiên xây dựng ẩm đồ của không khí ẩm cắt nghĩa tính chất nhiệt của không khí ẩm và các phương pháp xử lí không khí ẩm và các phương pháp xử lí không khí ẩm để đạt được các trạng thái không khí yêu cầu. Chính ông là người đưa ra định nghĩa điều hòa không khí kết hợp sưởi ấm, làm lạnh, gia ẩmhút ẩm, lọc và rửa không khí, tự động duy trì khống chế trạng thái không khí không đổi phục vụ cho mọi yêu cầu công nghệ. Điều hòa không khí là một ngành khoa học nghiên cứu ra các phương pháp công nghệ và thiết bị tạo ra một môi trường không khí phù hợp với công nghệ sản xuất, chế biến , điều hòa tiện nghi cho con người. Do trong các hệ thống điều hòa không khí thường phục vụ trong các phòng có người ở, trong các khu dân cơ đông đúc như thành phố, khu công nghiệp nên vấn đề sử dụng môi chất lạnh là rất quan trọng và cần được lựa chọn cẩn thận. Amôniac và điôxit sun fua độc hại có mùi khó chịu nên không được sử dụng, CO2 không độc nhưng áp suất ngưng tụ quá cao Carrier đã thiết kế máy lạnh với hai máy nén li tâm môi chất dicêtylen và diclomêtan. Ban đầu, hai môi chất này tạm thời đáp ứng được một số yêu cầu đề ra trong quá trình phát triển, kỹ thuật điều hòa không khí đã thúc đẩy các ngành khác phát triển đặc biệt là ngành hóa chất tìm tòi môi chất lạnh mới . Năm 1930, lần đầu tiên hãng du Pont de Nemours và Co (Kinetic Chemicals) ở Wilmington (Mỹ) đã sản xuất ra một loại môi chất lạnh với tên thương mại là frêon rất phù hợp với các yêu cầu điều hòa không khí là phù hợp hơn cả, ở đây chỉ cần trang bị thêm một cái máy dãn nở tuabin phù hợp và hiệu quả với các thiệt bị trao đổi nhiệt thích hợp là đã có một hệ thống điều hòa không khí hoàn chỉnh. Con người là một trong những yếu tố quyết định năng suất lao động và chất lượng sản phẩm. Như vậy, môi trường không khí trong sạch, có chế độ nhiệt ẩm thích hợp cũng chính là yếu tố gián tiếp nâng cao năng suất lao động. Mặt khác, mỗi ngành kỹ thuật lại yêu cầu một chế độ vi khí hậu riêng biệt do đó ảnh hưởng của môi trường không khí đối với sản xuất không giống nhau. Tóm lại, con người và sản xuất đều cần có môi trường không khí với các thông số thích hợp. Môi trường không khí tự nhiên không thể đáp ứng được những đòi hỏi đó. Vì vậy phải sự dụng các biện pháp tạo ra vi khí hậu nhân tạo bằng thông gió hoặc điều tiết không khí. Trong ngành y tế, điều hòa không khí ngày càng được sử dụng rất rộng rãi. Nhiều bệnh viện được trang bị hệ thống điều hòa không khí trong các phòng điều trị để tạo ra 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 cao của không khí và nhiệt độ, độ ẩm khống chế ở mức độ tối ưu là điều kiện quan trọng để tiến hành nhiều nhiệm vụ và quá trình y học quan trọng như: Nuôi cấy vacxin, bảo quản mô, phẫu thuật… Độ trong sạch của không chỉ tác động đến con người mà tác động trực tiếp đến chất lượng sản phẩm. Bụi bẩn bám trên sản phẩm không chỉ làm giảm vẻ đẹp mà còn làm hỏng sản phẩm. Các ngành sản xuất thực phẩm không chỉ yêu cầu không khí trong sạch, không có bụi bẩn mà còn đòi hỏi vô trùng nữa. Hầu hết các quá trình sản xuất thực phẩm đều cần duy trì nhiệt độ và độ ẩm theo tiêu chuẩn. Độ ẩm thấp quá làm tăng nhanh sự thoát hơi nước trên mặt sản phẩm, do đó tăng hao trọng, có khi làm giảm chất lượng sản phẩm (gây nứt nẻ, vỡ do sản phẩm bị giòn quá khi khô). Nhưng nếu lớn quá cũng làm môi trường phát sinh nấm mốc. Một số ngành sản xuất như bánh kẹo cao cấp đòi hỏi nhiệt độ không khí khá thấp (ví dụ ngành chế biến sôcôla cần nhiệt độ 7 ¸ 8oC, kẹo cao su là 20oC), nếu nhiệt độ không đạt yêu cầu sẽ làm hư hỏng sản phẩm. Trong ngành cơ khí chính xác, chế tạo dụng cụ đo lường, dụng cụ quang học, độ trong sạch của nhiệt độ và độ ẩm của không khí là điều kiện quyết định cho chất lượng độ chính xác, độ bền của sản phẩm và sức khỏe của người lao động. Một số ngành sản xuất và các trung tâm điều khiển tự động, trung tâm đo lường chính xác cần duy trì nhiệt độ ổn định và khá thấp (20 ¸ 22oC), nhiệt độ không khí cao sẽ làm máy móc, dụng cụ kém chính xác hoặc giảm độ bền lâu... Tốc độ không khí đối với sản xuất chủ yếu liên quan đến tiết kiệm năng lượng quạt gió. Tốc độ lớn quá mức cần thiết ngoài việc gây cảm giác khó chịu đối với con người còn làm tăng tiêu hao công suất động cơ kéo quạt. Riêng đối với một số ngành sản xuất, không cho phép tốc độ gió ở vùng làm việc lớn quá như ngành sợi dệt, nếu tốc độ lớn quá sẽ làm rối sợi. Trong công nghiệp sợi và dệt, điều hòa không khí có ý nghĩa quan trọng. Khi độ ẩm cao, độ dính kết, ma sát giữa các xơ bông sẽ lớn và quá trình kéo sợi sẽ khó khăn. Ngược lại độ ẩm quá thấp sẽ làm cho sợi dễ bị đứt, năng suất kéo sợi sẽ bị giảm. Trong ngành công nghiệp in đòi hỏi phải tiến hành trong điều kiện nhiệt độ, độ ẩm ổn định để kích thước của giấy không bị co giãn thất thường, lúc đó các mảng màu trên bảng in mới liền khít nhau, không bị sai lệch. Ngoài ra nhiệt độ và độ ẩm của không khí ổn định còn có tác dụng giữ cho màu sắc của mực in được ổn định đồng đều. Các thông số của môi trường trong các nhà máy sản xuất phim, giấy ảnh cũng cần được duy trì ở mức nhất định và chặt chẽ bằng hệ thống điều hòa 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 của giấy và phim. Ngược lại, độ ẩm quá cao làm cho sản phẩm dính bết vào nhau. Trong ngành giao thông vận tải, việc điều hòa không khí cho các phương tiện vận tải như ôtô, tàu hỏa, máy bay ...cũng rất phát triển, nhằm tạo cho hành khách môi trường sinh hoạt tiện nghi. Điều hòa không khí còn tác động mạnh mẽ đến sự phát triển của bơm nhiệt, một loại máy lạnh dùng để sưởi ấm trong mùa đông. Bơm nhiệt thực ra là một loại máy lạnh với khác biệt là ở mục đích sử dụng. Gọi là máy lạnh khi người ta sử dụng hiệu ứng lạnh ở thiết bị bay hơi còn gọi là bơm nhiệt khi sử dụng nguồn nhiệt lấy từ thiết bị ngưng tụ. Còn rất nhiều quá trình công nghệ khác đòi hỏi phải có điều hòa không khí mới tiến hành được hiệu quả. Điều này ta có thể tìm hiểu và nhậm thấy trong thực tế sản suất nhất là ở thời đại công nghiệp phát triển ở trình độ cao trong nước cũng như trên thế giới. Chương 2 PHÂN TÍCH LỰA CHỌN HỆ THỐNG ĐIỀU HÒA KHÔNG KHÍ Hệ thống điều hòa không khí là một tập hợp các máy móc, thiết bị, dụng cụ... để tiến hành các quá 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 tươi, sự tuần hoàn phân phối không khí trong phòng nhằm đáp ứng nhu cầu tiện nghi và công nghệ. Để thực hiện các chức năng của mình, mỗi hệ thống điều hòa không khí đều phải gồm nhiều bộ phận thiết bị hợp thành, mỗi thiết bị thực hiện một chức năng riêng. Các thiết bị có cùng chức năng hợp thành một khâu. Giữa các khâu vẫn có mối liên hệ nhất định để hoàn thành các chức năng chung của hệ thống. Người ta có thể phân các thiết bị của hệ thống điều hòa không khí thành 4 khâu: khâu xử lý không khí; khâu vận chuyển và phân phối không khí; khâu năng lượng và khâu đo lường-điều chỉnh, khống chế tự động. 2.1. Hệ thống điều hòa không khí cục bộ Hệ thống điều hòa không khí cục bộ gồm 2 loại chính là máy điều hòa cửa sổ và máy điều hòa tách năng suất lạnh đến 7 kW (24000 BTU/h). Đây là các loại máy nhỏ, hoạt động hoàn toàn tự động, lắp đặt, vận hành, bảo trì, bảo dưỡng sửa chữa dễ dàng, tuổi thọ trung bình, độ tin cậy lớn, giá thành rẻ, rất thích hợp với các phòng và các căn hộ nhỏ. Nhược điểm cơ bản của hệ thống cục bộ là rất khó áp dụng cho các phòng lớn, hội trường, phân xưởng, nhà hàng, các tòa nhà cao tầng như khách sạn, văn phòng vì khi bố trí ở đây, các cụm dàn nóng bố trí bên ngoài nhà sẽ mất mỹ quan và phá vỡ cảnh quan kiến trúc của tòa nhà. 2.1.1.Máy điều hòa cửa sổ Máy điều hòa cửa sổ là loại máy điều hòa không khí nhỏ nhất cả về năng suất lạnh và kích thước cũng như khối lượng. Toàn bộ các thiết bị chính như máy nén, dàn ngưng, dàn bay hơi, quạt giải nhiệt, quạt gió lạnh, các thiết bị điều khiển, điều chỉnh tự động, phin lọc gió, khử mùi của gió tươi cũng như các thiết bị phụ khác được lắp đặt trong một vỏ gọn nhẹ. Năng suất lạnh không quá 7 kW (24000 Btu/h) và thường chia ra 5 loại: 6, 9, 12, 18, 24 ngàn BTU/h. Hình 2.1. Máy điều hòa cửa sổ 2.1.2. Máy điều hòa tách a) Máy điều hòa hai cụm Cụm trong nhà gồm dàn lạnh, bộ điều khiển và quạt ly tâm kiểu trục cán. Cụm ngoài trời gồm máy nén, động cơ và quạt hướng trục. Hai cụm được nối với nhau bằng các đường ống gas đi và về. Ống xả nước ngưng từ dàn bay hơi ra và đường dây điện đôi khi được bố trí dọc theo hai đường ống này thành một búi ống. a) b) Hình 2.2. Máy điều hòa 2 cụm a) Cụm dàn nóng; b) Cụm dàn lạnh b) Máy điều hòa nhiều cụm Máy điều hòa nhiều cụm gồm 1 cụm ngoài nhà với 2 đến 7 cụm trong nhà dùng cho một hộ gia đình có nhiều phòng. Khi chọn năng suất lạnh thích hợp có thể sử dụng lạnh đồng thời cho tất cả các phòng hoặc sử dụng lạnh không đồng thời. Các loại dàn lạnh cho máy điều hòa nhiều cụm rất đa dạng: treo tường, treo trần, đặt trên sàn, giấu trần có hoặc không có ống gió. Năng suất lạnh của các dàn lạnh từ 2,5 đến 7 kW. Máy điều hòa tách có nhiều ưu điểm như giảm được tiếng ồn trong nhà, lắp đặt dễ dàng, ít phụ thuộc hơn về kết cấu nhà, đỡ tốn diện tích lắp đặt. Máy điều hòa tách có hai loại 1 chiều lạnh và 2 chiều nóng lạnh, điều chỉnh năng suất lạnh có thể bằng máy nén biến tần. Nhược điểm chủ yếu của máy điều hòa tách là không lấy được gió tươi nên cần có quạt lấy gió tươi. Ống dẫn gas dài hơn, dây điện tốn nhiều hơn, giá thành đắt hơn. Khi lắp đặt, thường dàn lạnh cao hơn dàn ngưng nhưng chiều cao không nên quá 3 m và chiều dài ống dẫn gas không nên quá 10 m. Hình 2.3. Máy điều hòa nhiều cụm c ) Máy điều hòa tách không ống gió Máy điều hòa tách của hệ thống điều hòa tổ hợp gọn và của hệ thống điều hòa cục bộ chỉ khác nhau về cỡ máy hay năng suất lạnh. Do năng suất lạnh lớn hơn nên kết cấu của cụm dàn nóng và dàn lạnh đôi khi cũng có nhiều kiểu dáng hơn. Cụm dàn nóng có kiểu quạt hướng trục thổi lên trên với 3 mặt dàn. Cụm dàn lạnh cũng đa dạng hơn rất nhiều ngoài loại treo tường còn có loại treo trần, giấu trần, kê sàn, giấu tường... d ) Máy điều hòa tách có ống gió Máy điều hòa tách có ống gió thường được gọi là máy điều hòa thương nghiệp kiểu tách. Do dàn lạnh có năng suất lạnh lớn, từ 12000 đến 240000 BTU/h, lưu lượng gió cũng lớn, dàn lạnh được bố trí quạt ly tâm cột áp cao nên có thể lắp thêm ống gió để phân phối gió để phân phối đều gió cho cả phòng lớn hoặc đưa gió đi xa phân phối cho nhiều phòng khác nhau. Hình 2.4. Máy điều hòa tách có ống gió Máy điều hòa dàn ngưng đặt xa Đôi khi trong điều hòa thương nghiệp hoặc công nghệ ta còn gặp loại tách biệt với cụm nóng chỉ có dàn quạt, còn máy nén lại được lắp cùng cụm dàn lạnh. Loại máy này còn được gọi là loại máy có dàn ngưng đặt xa. Nhược điểm chính của các loại máy này là không có khả năng lấy gió tươi nên cần có quạt thông gió, đặc biệt cho các không gian đông người hội họp, làm việc khi gió lọt qua cửa không đủ cung cấp ôxi cho phòng. Thường người ta bố trí quạt xả gắn trên tường sát trần nhà. Không khí nóng bốc lên được quạt hút xả ra ngoài, không khí tươi sẽ tự động lọt vào phòng qua các khe hở như khe cửa sổ, khe cửa ra vào, hoặc chớp gió bố trí ở cửa ra vào. Thông gió theo kiểu này dễ gây đọng sương vì khí tươi có nhiệt độ và độ ẩm lớn. Ở các phòng nhỏ, gió lọt đủ cung cấp ôxi thì không cần quạt. Với loại máy điều hòa tách có ống gió và máy điều hòa tách có ống gió, quạt dàn bay hơi có tiếng ồn thấp nên thích hợp cho điều hòa tiện nghi. Loại máy điều hòa có dàn ngưng đặt xa do đặc điểm máy nén bố trí ở cụm dàn lạnh nên độ ồn trong nhà cao, do vậy loại máy điều hòa có dàn ngưng đặt xa không thích hợp cho điều hòa tiện nghi. Chỉ nên sử dụng loại máy này cho điều hòa công nghệ hoặc thương nghiệp trong các phân xưởng hoặc cửa hàng, những nơi chấp nhận được tiếng ồn của nó. 2.2. Máy điều hòa nguyên cụm 2.2.1. Máy điều hòa lắp mái Máy điều hòa lắp mái là máy điều hòa nguyên cụm có năng suất lạnh trung bình và lớn, chủ yếu dùng trong công nghiệp và thương nghiệp. Cụm dàn nóng và dàn lạnh được gắn liền với nhau thành một khối duy nhất. Quạt dàn lạnh là loại quạt ly tâm cột áp cao. Máy được bố trí ống phân phối gió lạnh và ống gió hồi. Ngoài khả năng lắp đặt máy trên mái bằng của phòng điều hòa, máy điều hòa lắp mái còn có khả năng lắp đặt ở ban công hoặc mái hiên hoặc giá chìa sau đó bố trí đường ống gió cấp và gió hồi hợp lý và đúng kỹ thuật, mỹ thuật. Hình 2.5. Máy điều hòa lắp mái 2.2.2. Máy điều hòa nguyên cụm giải nhiệt nước Máy điều hòa nguyên cụm giải nhiệt nước là máy điều hòa nguyên cụm có năng suất lạnh lớn, chủ yếu dùng trong công nghệ và thương nghiệp. Toàn bộ máy và thiết bị lạnh như máy nén, bình ngưng, dàn bay hơi, và các thiết bị khác được bố trí gọn vào trong một vỏ dạng tủ. Phía trên dàn bay hơi là quạt ly tâm. Do bình ngưng làm mát bằng nước nên máy thường đi kèm với tháp giải nhiệt và bơm nước. Tủ có cửa gió cấp để lắp đường ống gió phân phối, có cửa gió hồi cũng như cửa lấy gió tươi và các phin lọc trên các đường ống gió. Máy điều hòa nguyên cụm giải nhiệt nước có ưu điểm cơ bản là: - Được sản suất hàng loạt và lắp ráp hoàn chỉnh tại nhà máy nên có độ tin cậy, tuổi thọ và mức độ tự động cao, giá thành rẻ, máy gọn nhẹ. - Vận hành kinh tế trong điều kiện tải thay đổi. - Lắp dặt nhanh chóng. - Có cửa lấy gió tươi. - Bố trí dễ dàng cho các phân xưởng sản xuất, các nhà hàng, siêu thị chấp nhận được độ ồn cao. 2.2.3. Máy điều hòa VRV Hệ thống VRV (Variable Refrigerant Volume) điều chỉnh năng suất lạnh qua việc điều chỉnh lưu lượng môi chất. Thực chất là phát triển máy điều hòa tách về mặt năng suất lạnh cũng như số dàn lạnh trực tiếp đặt trong các phòng. Máy điều hòa VRV chủ yếu dùng cho điều hòa tiện nghi. Hệ thống điều hòa không khí cho toàn bộ tòa nhà như hệ thống ống gió lưu lượng không đổi CAV (Constant Air Volume) và hệ thống có lưu lượng gió thay đổi được VAV (Variable Air Volume) sử dụng ống gió điều chỉnh nhiệt độ, độ ẩm trong phòng cồng kềnh, tốn nhiều không gian, diện tích lắp đặt và vật liệu làm đường ống, trái lại hệ thống VRV chỉ làm lạnh riêng lẻ cho từng phòng. Do mỗi phòng được điều khiển riêng biệt và chỉ có ở những phòng nào được yêu cầu mới được làm lạnh hay sưởi ấm. Hơn nữa nhờ vào công nghệ biến tần, mức độ điều hòa không khí được điều khiển một cách chính xác tùy thuộc vào điều kiện từng phòng. Do đó rất lý tưởng khi thay đổi cách bố trí đối với từng loại cao ốc điển hình. Hơn thế nữa, hệ thống VRV có thể điều khiển chính xác theo từng mức độ phù hợp với điều kiện của mỗi phòng. Điều khiển riêng biệt tạo ra tính kinh tế và hiệu quả hơn cho hệ thống. Một số ưu điểm : Kết hợp sử dụng HRV (Hệ thống gió thu hồi nhiệt) để thông gió. Hệ thống HRV trao đổi nhiệt giữa không khí được cấp mới và gió thải để thu hồi năng lượng nhiệt chứa trong khí thải, vì vậy cho phép thông gió mà không tốn nhiều tải cho hệ thống điều hòa, cải thiện đáng kể hiệu quả năng lượng. Có thể kết hợp làm lạnh và sưởi ấm phòng trong cùng một hệ thống kiểu bơm nhiệt hoặc thu hồi nhiệt hiệu suất cao. Hình 2.4. Thiết bị thu hồi nhiệt HRV Hiệu quả không gian nâng cao Do máy nhỏ gọn chiều dài ống dài và khả năng đáp ứng một hệ thống điều hòa không khí cỡ lớn chỉ với tuyến ống đơn. Hệ thống VRV với hệ đường ống môi chất đơn làm giảm không gian cần thiết để lắp đặt và độ cao chênh lệch giữa dàn nóng và dàn lạnh có thể lên tới 50 m, ngay cả đối với một tòa nhà 15 tầng thì mọi dàn nóng đều có thể đặt trên mái để việc sử dụng không gian trống được hiệu quả hơn. Mẫu mã đa dạng Hệ VRV có nhiều kiểu dàn lạnh khác nhau: đặt sàn, tủ tường, treo tường, giấu tường, treo trần, giấu trần, giấu trần cassette, giấu trần cassette kiểu góc, giấu trần cassette một, hai và nhiều cửa thổi giấu trần có ống gió. Hình 2.5. Một số mẫu thiết bị hệ thống ĐHKK VRV Mở rộng dãy nhiệt độ hoạt động Với máy nén áp suất cao, dãy nhiệt độ hoạt động từ -15°C đến –20°C. Linh hoạt trong thiết kế Nhờ có dãy công suất dàn lạnh và dàn nóng rộng nên có thể đáp ứng nhu cầu về kích cỡ công trình và trang trí nội thất. Chiều dài cho phép các đường ống môi chất lớn cho phép linh hoạt trong thiết kế. Dễ sử dụng Hệ thống điều khiển trung tâm đáp ứng nhu cầu của những tòa nhà cỡ lớn, việc điều khiển cao cấp giúp dễ dàng vận hành điều khiển. Lắp đặt đơn giản Với hệ thống chỉ gồm đường ống và dây điều khiển cùng với dàn lạnh nhỏ gọn, vài người có thể lắp đặt hệ thống VRV nhanh chóng và dễ dàng. Hệ thống siêu dây dẫn được sử dụng để nối giữa dàn lạnh, dàn nóng và hệ điều khiển trung tâm, đơn giản hóa công việc đi dây, giảm chi phí và thời gian lắp đặt. Hệ thống REFNET đơn giản hóa công việc đi, ống làm cho việc lắp đặt trở nên dễ dàng, chỉ cần 2 đường ống môi chất chính trong một hệ thống, không đòi hỏi các thiết bị lọc, van chặn, van 2 ngả và 3 ngả như khi sử dụng hệ đường ống nước thông thường. Hình 2.6. Thiết bị kết nối REFNET Độ tin cậy cao Hệ thống VRV điều hòa riêng biệt từng phòng, cho phép khi có sự cố xảy ra chỉ ảnh hưởng trực tiếp đến máy đó mà không bắt buộc cả hệ thống điều hòa phải ngừng hoạt động. Chức năng dò tìm địa chỉ và tự động kiểm tra lỗi trên đường ống và dây dẫn cho phép lắp đặt với độ tin cậy cao. Địa chỉ của từng dàn lạnh được dò tìm tự động cùng lúc khi chúng được nối với nhau, do đó không cần phải điều chỉnh bằng tay cho từng địa chỉ. 2.3. Hệ thống điều hòa trung tâm nước Hệ thống điều hòa trung tâm nước là hệ thống sử dụng nước lạnh để làm lạnh không khí qua các dàn trao đổi nhiệt FCU và AHU. Hệ điều hòa trung tâm nước chủ yếu gồm: - Máy làm lạnh nước (Water Chiller) hay máy sản xuất nước lạnh, thường nước được làm lạnh từ 12°C xưống 7°C. - Hệ thống dẫn nước lạnh. - Hệ thống nước giải nhiệt. - Nguồn nhiệt để sưởi ấm dùng để điều chỉnh độ ẩm và sưởi ấm mùa đông, thường do nước nóng hoặc thanh điện trở cung cấp. - Các dàn trao đổi nhiệt để làm lạnh hoặc sưởi ấm không khí bằng nước FCU (Fan Coil Unit) hoặc AHU (Air Handling Unit). - Hệ thống gió tươi, gió hồi, vận chuyển và phân phối không khí. - Hệ thống tiêu âm và giảm âm. - Hệ thống lọc bụi, thanh trùng và diệt khuẩn cho không khí. - Bộ rửa khí. - Hệ thống tự động điều chỉnh nhiệt độ, độ ẩm phòng, điều chỉnh gió tươi, gió hồi và phân phối không khí, điều chỉnh năng suất lạnh và điều khiển cũng như báo hiệu và bảo vệ toàn bộ hệ thống. 2.3.1. Máy làm lạnh nước (Water Chiller) Bộ phận quan trọng nhất của hệ thống điều hòa trung tâm nước là máy làm lạnh nước. Căn cứ vào chu trình lạnh có thể phân ra máy làm lạnh nước dùng máy nén cơ, dùng máy nén ejectơ hoặc máy lạnh hấp thụ. Máy lạnh có máy nén cơ cũng lại có thể phân ra nhiều loại khác nhau theo kiểu máy nén như máy nén piston, roto, trục vít và turbin, kiểu kín, nửa kín hoặc hở... Theo môi chất phân ra máy nén R22, R134a, R404A, R123... Theo cách giải nhiệt ngưng tụ phân ra giải nhiệt nước hoặc gió. a) Máy làm lạnh nước giải nhiệt nước (Water Cooled Water Chiller) Máy làm lạnh nước giải nhiệt nước thường là một tổ hợp hoàn chỉnh nguyên cụm, cùng hệ thống bơm thường được bố trí phía dưới tầng hầm hoặc tầng trệt, tháp giải nhiệt đặt trên tầng thượng. Để tiết kiệm nước giải nhiệt người ta sử dụng nước tuần hoàn với bơm và tháp giải nhiệt nước. Nước lạnh được làm lạnh trong bình bay hơi xuống 7°C rồi được bơm đưa nước lạnh đến các dàn trao đổi nhiệt FCU hoặc AHU. Ở đây nước thu nhiệt của không khí nóng trong phòng, nóng lên đến 12°C và lại được bơm đẩy trở về bình bay hơi để tái làm lạnh đến 7°C, khép kín vòng tuần hoàn nước lạnh. Đối với hệ thống nước lạnh kín (không có dàn phun) cần thiết phải có thêm bình dãn nở để bù nước trong hệ thống dãn nở khi thay đổi nhiệt độ. Hình 2.7. Máy làm lạnh nước giải nhiệt nước b) Máy làm lạnh nước giải nhiệt gió (Air Cooled Water Chiller) Máy làm lạnh nước giải nhiệt gió chỉ khác máy làm lạnh nước giải nhiệt nước ở dàn ngưng làm mát bằng không khí. Do khả năng trao đổi nhiệt của dàn ngưng giải nhiệt gió kém nên diện tích của dàn lớn, cồng kềnh, làm cho năng suất lạnh của một tổ máy nhỏ hơn so với máy giải nhiệt nước. Máy nén thường là loại piston, môi chất là R22, R134a, R407c. Kiểu giải nhiệt gió có ưu điểm là không cần nước làm mát nên giảm được toàn bộ hệ thống làm mát như bơm, đường ống và tháp giải nhiệt. Máy đặt trên mái nên cũng đỡ tốn diện tích sử dụng nhưng vì trao đổi nhiệt ở dàn ngưng kém nên nhiệt độ ngưng tụ cao hơn dẫn đến công nén cao hơn và điện năng tiêu thụ cho một đơn vị lạnh cao hơn so với máy làm mát bằng nước. Hình 2.8. Máy làm lạnh nước giải nhiệt gió 2.3.2. Hệ thống nước lạnh, FCU và AHU a) Hệ thống đường ống nước lạnh Tùy theo cách bố trí ống nước có thể phân ra: Hệ thống 2 ống: là hệ thống đơn giản nhất, gồm ống góp mắc song song còn các FCU mắc nối tiếp giữa 2 ống. Vào mùa hè không sưởi ấm, nồi hơi không hoạt động, chỉ có vòng tuần hoàn nước lạnh hoạt động để làm lạnh phòng. Nước lạnh bơm qua các FCU để thu nhiệt trong không gian điều hòa rồi thải ra ngoài qua tháp giải nhiệt. Vào mùa đông chỉ có vòng tuần hoàn nước nóng hoạt động. Nước nóng được bơm từ nồi hơi đến cấp nhiệt cho các dàn FCU để sưởi phòng. Hệ thống này có ưu điểm là đơn giản, chi phí vật liệu nhỏ nhưng có nhược điểm lớn là khó cân bằng áp suất bơm giữa các dàn vì nước có xu hướng chỉ đi tắt qua các dàn đặt gần. Do vậy cần đặt van điều chỉnh để cân bằng áp suất, chia đều nước cho các dàn. Tuy nhiên một cách khác hiệu quả hơn là người ta cải tiến hệ 2 ống thành hệ hồi ngược. Do bố trí thêm một ống hồi ngược nên đảm bảo cân bằng áp suất ._.tự nhiên trong toàn bộ các dàn vì tổng chiều dài đường ống qua các dàn là bằng nhau. Hình 2.9. Hệ thống 2 đường ống và hệ hồi ngược a) Hệ thống 2 đường ống; b) Hệ hồi ngược Hệ 3 đường ống và hệ 4 đường ống nhằm mục đích sử dụng lạnh và sưởi đồng thời cho các công trình quan trọng. Với hệ thống này, trong cùng một thời gian, phòng này cần làm lạnh nhưng phòng khác lại có thể sưởi ấm. Hệ 3 đường ống chỉ có một đường hồi nên tổn thất năng lượng vận hành lớn. Nước hồi do hòa trộn của cả nguồn nóng và nguồn lạnh sẽ làm cho máy lạnh và nồi hơi đều phải làm việc với công suất lớn hơn. Hệ 4 đường ống tiêu tốn nhiều vật liệu hơn nhưng lại loại trừ được điểm vận hành của hệ 3 đường ống vì có 2 đường ống hồi riêng rẽ. Hình 2.10. Hệ thống 3 đường ống và 4 đường ống a)Hệ thống 3 đường ống ; b)Hệ thống 4 đường ống b) FCU (Fan Coil Unit) FCU là dàn trao đổi nhiệt ống xoắn có quạt, nước lạnh hoặc nước nóng chảy trong ống xoắn, không khí đi phía ngoài. Để tăng cường độ trao đổi nhiệt phía không khí, người ta bố trí cánh tản nhiệt bằng nhôm với bước cánh khoảng 0,8 ¸ 3 mm. Giống như dàn bay hơi, FCU cũng có nhiều loại như treo tường, tủ tường, đặt sàn, giấu tường, treo trần. Các bộ phận chính của FCU là dàn ống nước lạnh và quạt để thổi cưỡng bức không khí trong phòng từ phía sau qua dàn ống trao đổi nhiệt. Để đảm bảo áp suất gió phân phối qua ống gió và miệng thổi, các FCU thường được trang bị quạt ly tâm. Dưới dàn bố trí máng hứng nước ngưng. FCU có ưu điểm là gọn nhẹ, dễ bố trí nhưng cũng có nhược điểm là không có cửa lấy gió tươi nếu cần phải bố trí hệ thống gió tươi riêng. a) b) c) d) Hình 2.10. Dàn trao đổi nhiệt FCU a)Loại dấu trần; b)Loại âm tường; c)Loại đặt sàn; d)Loại cassette c) Các buồng xử lý không khí AHU (Air Handling Unit) Các buồng xử lý không khí AHU cũng là các dàn trao đổi nhiệt giống như các FCU nhưng có năng suất lạnh lớn hơn và có cửa lấy gió tươi, thường sử dụng cho các phòng có không gian rộng lớn. AHU có các bộ phận lọc khí, gia nhiệt để có thể điều chỉnh và khống chế chính xác nhiệt độ cũng như độ ẩm tương đối của không khí thổi vào phòng. AHU có quạt ly tâm cột áp cao để có thể lắp với hệ thống ống gió lớn. AHU có loại kiểu khô như FCU, nước và không khí trao đổi nhiệt qua dàn ống có cánh. Hệ điều hòa có dùng FCU và AHU kiểu khô còn gọi là hệ kín có bình dãn nở. AHU cũng có loại kiểu ướt, loại phun nước lạnh trực tiếp vào không khí (còn gọi là kiểu hở, không có bình dãn nở) để làm lạnh và rửa khí, nước lạnh và không khí trao đổi nhiệt ẩm trực tiếp trực tiếp khi phun nước lạnh vào không khí. Theo hình dạng AHU có thể chia ra kiểu đứng và kiểu nằm ngang. Căn cứ vào dàn gia nhiệt có loại sử dụng dàn ống nước nóng hoặc sử dụng dàn sưởi điện trở, căn cứ vào áp suất có loại áp suất thấp, áp suất cao, 1 quạt hoặc 2 quạt. Hình 2.11. Buồng xử lý không khí AHU 2.2.3. Hệ thống nước giải nhiệt nước Hệ thống nước giải nhiệt gồm có tháp giải nhiệt (Cooling tower), bơm nước giải nhiệt và hệ thống đường ống nước tuần hoàn từ bình ngưng tới tháp và ngược lại. Hệ thống điều hòa trung tâm nước với máy làm lạnh nước giải nhiệt nước có thể sử dụng nước giếng hoặc nước thành phố một lần không tái tuần hoàn hoặc tái tuần hoàn, trong đó sử dụng nước tái tuần hoàn với tháp giải nhiệt phổ biến hơn vì có nhiều ưu điểm hơn không tái tuần hoàn: Tiết kiệm nước hơn, kích thước gọn nhẹ hơn các dàn giải nhiệt gió, độ tin cậy cao, chịu được mưa nắng, thích hợp với việc lắp đặt trên tầng thượng tòa nhà. Hình 2.12. Tháp giải nhiệt 1.Quạt gió; 2.Vỏ tháp; 3.Chắn bụi nước; 4.Dàn phun nước; 5.Khối đệm; 6.Cửa không khí vào; 7.Bể nước; 8. Đường nước lạnh cấp; 9. Đường nước ra khỏi bình ngưng; 10.Phin lọc nước; 11.Phễu chảy tràn; 12.Van xả đáy; 13.Bơm; 14. Áp kế; 15.Bình ngưng Chương 3 LỰA CHỌN CÔNG TRÌNH VÀ THỐNG SỐ TÍNH TOÁN 3.1 Giới thiệu công trình Công trình được thiết kế hệ thống điều hòa không khí là xí nghiệp điện tử một toà nhà lớn kiến trúc hiện đại 3 tầng. Đây là toà nhà 3 tầng được xây dựng với nhiệm vụ lắp ráp, sửa chữa đồ điện tử các loại như máy tính, tivi, tủ lạnh, đầu máy, đồ điện tử gia dụng… Theo bản thiết kế thì tầng 1: Tầng 1 có diện tích xây dựng là 1042,55 m2. Trong đó có 924 m2 lắp hệ thống điều hòa không khí cho khu vực lắp ráp đồ điện tử. Còn lại là 118,55 m2 lắp đặt hệ thống thông gió gồm 1 phòng quản lý 23,2 m2, 1 phòng vệ sinh 24,75 m2, 1 buồng để thiết bị máy lạnh 24,75m2 , khu vực cầu thang bộ ngoài 26,4 m2 , 2 phòng thang máy chuyển đồ điện tử 16,5 m2 Tầng 2,3 cũng thiết kế giống tầng 1 Tầng mái có lát gạch men chống nắng Hệ thống điều hoà không khí phục vụ cho toàn bộ diện tích từ tầng 1 đến tầng 3 trừ khu vực phòng vệ sinh, khu vực cầu thang bộ và thang máy lắp hệ thống thông gió cách nhiệt bằng các vật liệu không cháy có van chặn. Các khu vệ sinh có đường thông gió lên nóc. Các cầu thang bố trí hệ thống quạt tăng áp dương để đề phòng trường hợp hỏa hoạn để có thể thoát nạn dễ dàng. Khu vực lắp ráp điện tử lắp đặt hệ thống điều hòa không khí tuần hoàn cấp một đáp ứng các chỉ tiêu cơ bản sau: - Hệ thống điều hoà không khí cần Hệ thống điều hoà không khí phải đảm bảo các thông số nhiệt độ, độ ẩm, độ sạch của không khí theo tiêu chuẩn tiện nghi. - Hệ thống điều hoà không khí phải đảm bảo tiện nghi thoả mãn yêu cầu vi khí hậu nhưng không được ảnh hưởng đến kết cấu xây dựng và trang trí bên trong cũng như cảnh quan sân, vườn bên ngoài toà nhà. - Lượng khí tươi cần đảm bảo mức tối thiểu là: 20 m3/h cho một người. - Không khí tuần hoàn trong nhà phải thông thoáng hợp lý và có quạt thải trên mái, tránh hiện tượng không khí từ các khu vệ sinh lan truyền vào hành lang và vào phòng, tránh hiện tượng không khí ẩm từ ngoài vào gây đọng sương trong phòng và bề mặt thiết bị . - Hệ thống điều hoà không khí cần có khả năng điều chỉnh năng suất lạnh và sưởi tự động nhằm tiết kiệm chi phí vận hành. Hệ thống lạnh và sưởi trong phòng tự động ngắt hoàn toàn khi khách mang chìa khoá cửa đi ra khỏi phòng. - Bố trí hợp lý các hệ thống phụ như lấy gió tươi, xả gió thải, thải nước ngưng từ các dàn lạnh. - Do tính chất quan trọng của công trình nên các thiết bị của hệ thống cần có độ tin cậy cao, vận hành đơn giản đảm bảo mỹ quan công trình. Bảng thống kê các phòng chức năng cùng với diện tích các kết cấu bao che được thể hiện trong bảng dưới. Trong đó : Fp :Diện tích phòng m2 Vp : Thể tích phòng m3 Fcửa sổ : Diện tích cửa sổ m2 Ftườngbao : Diện tích tường bao m2 Bảng 3.1. Bảng thống kê các phòng sử dụng diện tích mỗi tầng Khu vực Dài[m] Rộng[m] Cao[m] Fp[m2] Vp[m3] Lắp ráp điện tử 4 924 3696 Buồng TB máy 6,6 3,75 4 24,75 99 Phòng vệ sinh 6,6 3,75 4 24,75 099 Phòng quản lý 5,8 4 4 23,2 92,8 Cầu thang máy 6,6 2,5 4 16,5 66 Cầu thang bộ ngoài 7,4 4 4 29,6 118,4 Bảng 3.2 Bảng thống kê diện tích cửa sổ kính có trong khu lắp điều hòa Hướng Rộng(m) Cao(m) Số lượng Fcửa sổ(m2) Đông 1,3 1,6 16 33,3 Nam 1,3 1,6 24 50 Tây 1,3 1,6 12 25 Bắc 1,3 1,6 24 50 Bảng 3.3 Bảng thống kê diện tích tường bao có trong khu lắp điều hòa Hướng Dài(m) Cao(m) Ftường bao(m2) Đông 26,4 4 105,4 Nam 30 4 120 Tây 13,2 4 52,8 Bắc 30 4 120 3.2. Chọn các thông số thiết kế Dựa vào mức độ quan trọng của công trình cần điều hoà không khí mà các hệ thống điều hoà không khí được chia làm 3 cấp . Hệ thống điều hoà không khí cấp I . Là hệ thống điều hoà không khí duy trì các thông số vi khí hậu trong nhà với mọi phạm vi thông số ngoài trời ngay cả ở những thời điểm khắc nghiệt nhất trong năm về mùa hè lẫn mùa đông . Hệ thống điều hoà không khí cấp II. Là hệ thống điều hoà không khí có khả năng duy trì các thông số vi khí hậu trong nhà với sai khác không quá 200 giờ trong năm, tức tương đương khoảng 8 ngày trong 1 năm. Điều đó có nghĩa trong 1 năm ở những ngày khắc nghiệt nhất về mùa hè lẫn mùa đông thông số có thể sai khác với yêu cầu ở mức độ, nhưng số lượng trung bình những ngày đó cũng chỉ xấp xỉ 4 ngày trong một mùa. Hệ thống điều hoà không khí cấp III . Là hệ thống điều hoà có khả năng duy trì các thống số tính toán trong nhà với sai khác không quá 400 giờ trong 1 năm tức tương đương 17 ngày trong 1 năm . Qua phân tích đặc điểm công trình đã cho ta thấy toà nhà không có những đòi hỏi khắt khe về chế độ nhiệt ẩm. Hơn nữa trong điều kiện kinh tế nước ta còn nghèo thì việc đầu tư lắp đặt một hệ thống điều hoà không khí trung tâm chiếm chi phí khá lớn. Mặt khác công trình là điều hoà không khí tiện nghi vì vậy việc tính toán thiết kế hệ thống điều hoà không khí cho những toà nhà này thường chọn thông số điều hoà không khí cho hệ thống điều hoà cấp III. Hệ thống điều hoà không khí cấp III có độ tin cậy không cao nhưng có ưu điểm vượt trội là tiết kiệm và phù hợp với kinh tế nước ta hiện nay mà việc bố trí mặt bằng thiết bị trong không gian có sẵn cũng rất phù hợp. Ở đây tòa nhà 3 tầng có thiết kế giống nhau sai lệch về lượng nhiệt thừa và ẩm thừa là không đáng kể cho nên chỉ cần tính toán một tầng. 3.3. Chọn các thông số tính toán trong nhà Theo yêu cầu tiện nghi có thể chọn theo TCVN 5687-1992. Các thông số vi khí hậu thích ứng với các trạng thái lao động khác nhau của con người được giới thiệu dưới [Tài liệu 1-trang 11] Bảng 3.4 Trạng thái lao động Mùa đông Mùa hè t, 0C j, % ω, m/s t, 0C j, % ω, m/s Nghỉ ngơi Lao động nhẹ Lao động vừa Lao động nặng 20÷24 20÷24 20÷22 18÷20 60÷75 0,1÷0,3 0,3÷0,5 0,3÷0,5 0,3÷0,5 24÷27 24÷27 23÷26 22÷25 60÷75 0,3÷0,5 0,5÷0,7 0,7÷1,0 0,7÷1,5 Đối với một xí nghiệp sản xuất đồ điện tử ta chọn ở trạng thái lao động vừa: Chọn nhiệt độ tính toán trong nhà mùa hè nên lấy trị số trong bảng là: tTH = 260C, jTH = 65%, ω = 0,8 m/s Chọn nhiệt độ tính toán trong nhà mùa đông nên lấy trị số trong bảng là: tTĐ = 200C, jTĐ = 65%, ω = 0,4 m/s Dựa vào đồ thị miền tiện nghi nước ta [Hình 1.2 Tài liệu 1] ta kiểm tra thấy thông số tính toán nhiệt độ trong nhà vừa chọn trên thỏa mãn miền tiện nghi. 3.4. Chọn các thông số tính toán ngoài trời Thông số chọn ngoài nhà cho điều hòa cấp 1, 2, 3 theo tiêu chuẩn Việt Nam TCVN 5687-1992, giới thiệu thông số tính toán ngoài nhà các cấp điều hòa [Tài liệu 1- trang 21] Bảng 3.5 Cấp điều hòa không khí Mùa hè Mùa đông t, 0C j, % t, 0C j, % Cấp 1 tmax j13-15 (Tháng nóng nhất) tmin j13-15 (Tháng lạnh nhất) Cấp 2 Cấp 3 ttbmax ttbmin Dựa vào bảng 1.7 [Tài liệu1- trang 22] tra nhiệt độ và độ ẩm của tỉnh Hải Dương dùng để tính toán hệ thống điều hòa không khí trích từ TCVN 4088-85 dành cho điều hòa không khí cấp 3 có thống số: Nhiệt trung bình của tháng nóng nhất: ttbmax = 32,3 0C Nhiệt trung bình của tháng lạnh nhấ: ttbmin = 13,8 0C Độ ẩm lúc 13 ÷ 15h của tháng nóng nhất: j13-15 = 69% Độ ẩm lúc 13 ÷ 15h của tháng lạnh nhất: j13-15 = 64% Tính toán chọn thông số ngoài trời mùa hè và mùa đông ở Hải Dương đối với các hệ thống điều hòa không khí cấp III như sau: Chọn nhiệt độ tính toán ngoài trời mùa hè nên lấy trị số trong bảng là: TNH = ttbmax = 32,3 0C, jNH = 69%. Chọn nhiệt độ tính toán ngoài trời mùa đông nên lấy trị số trong bảng là: TNĐ =: ttbmin = 13,8 0C, jNĐ = 64%. Dựa vào đồ thị miền tiện nghi (Hình 1.7 Sách Cơ sở Kỹ thuật ĐHKK) ta kiểm tra thấy thông số tính toán nhiệt độ ngoài trời vừa chọn trên thỏa mãn miền tiện nghi. Bảng 3.6. Thông số trạng thái ngoài trời và trong nhà của mùa hè thông số trạng thái to C I [kj/kg] d[g/kg] T(trong nhà ) 26 65 60,61 13,5 N(ngoài trời) 32,3 69 85,69 21 Chương 4 CÂN BẰNG NHIỆT VÀ CẦN BẰNG ẨM TRONG PHÒNG 4.1. Phương trình cân bằng nhiệt và cân bằng ẩm 4.1.1. Phương trình cân bằng nhiệt Xét một hệ nhiệt động bất kỳ, hệ luôn luôn chịu tác động của các nguồn nhiệt bên ngoài và bên trong. Các tác động đó người ta gọi là các nhiễu loạn về nhiệt . Thực tế các hệ nhiệt động chịu tác động của các nhiễu loạn sau: - Nhiệt tỏa ra từ các nguồn nhiệt bên trong hệ gọi là các nguồn nhiệt toả: ΣQtỏa - Nhiệt truyền qua kết cấu bao che gọi là nguồn nhiệt thẩm thấu: ΣQtt Tổng hai thành phần trên gọi là nhiệt thừa: QT = ΣQtỏa + ΣQtt Để duy trì chế độ nhiệt ẩm trong không gian điều hoà, trong kỹ thuật điều hoà không khí nguời ta phải cấp tuần hoàn cho hệ một lượng không khí có lưu lượng L (kg/s) ở trạng thái V(tV, jV) nào đó và lấy ra cũng lượng không khí như vậy nhưng ở trạng thái T(tT, jT). Như vậy lượng không khí này đã lấy đi từ phòng một lượng nhiệt bằng QT. Ta có phương trình cân bằng nhiệt như sau: QT = Lq.(IT - IV) 4.1.2. Phương trình cân bằng ẩm Tương tự như trong hệ luôn luôn có các nhiễu loạn về ẩm sau: - Ẩm tỏa ra từ các nguồn bên trong hệ: ΣWtỏa - Ẩm thẩm thấu qua kết cấu bao che: ΣWtt Tổng hai thành phần trên gọi là ẩm thừa WT = ΣWtỏa + ΣWtt Để hệ cân bằng ẩm và có trạng thái không khí trong phòng không đổi T(tT, ϕT) nguời ta phải luôn luôn cung cấp cho hệ một lượng không khí có lưu lượng L (kg/s) ở trạng thái V(tV, ϕV). Như vậy lượng không khí này đã lấy đi từ phòng một lượng ẩm bằng WT.. Ta có phương trình cân bằng ẩm như sau: WT = LW.(dT - dV) * Phương trình cân bằng nồng độ chất độc hại (nếu có) Để khử các chất độc hại phát sinh ra trong phòng người ta thổi vào phòng lưu lượng gió Lz (kg/s) sao cho: Gđ = Lz.(zT - zV) , kg/s Gđ : Lưu lượng chất độc hại tỏa ra và thẩm thấu qua kết cấu bao che, kg/s ZT và Zv: Nồng độ theo khối lượng của chất độc hại của không khí cho phép trong phòng và thổi vào. Nhiệt thừa, ẩm thừa và lượng chất độc toả ra là cơ sở để xác định năng suất của các thiết bị xử lý không khí. Trong phần dưới đây chúng ta xác định hai thông số quan trọng nhất là tổng nhiệt thừa QT và ẩm thừa WT. 4.2. Tính toán lượng nhiệt thừa Hiện nay có rất nhiều phương pháp tính nhiệt thừa và ẩm thừa khác nhau để xác định công suất lạnh yêu cầu. Em chọn phương pháp truyền thống vì phương pháp này tương đối đơn giản mà lại chính xác. Các bước chủ yếu của phương pháp tính cân bằng nhiệt ẩm truyền thống bao gồm các bước chủ yếu sau: Xác định các dòng nhiệt toả vào phòng từ các nguồn nhiệt khác nhau như do người, máy móc, rò lọt không khí, bức xạ mặt trời, truyền qua kết cấu bao che phương trình cân bằng nhiệt tổng quát: Qt = Qtoả + Qtt , kW Qt: Nhiệt thừa trong phòng , kW Qtoả : Nhiệt toả ra vào phòng , k W Qtt : Nhiệt truyền từ ngoài vào kết cấu bao che do chênh lệch nhiệt độ . Nhiệt toả ra trong phòng Qtoả được tính theo công thức sau : Qtoả =Q1 + Q2 + Q3 + Q4+ Q5 + Q6+ Q7 , kW [Công thức 3.2-TL1] Trong đó: Q1: Nhiệt toả từ máy móc; Q2 : Nhiệt toả từ đèn chiếu sáng; Q3 : Nhiệt toả từ người; Q4: Nhiệt toả từ bán thành phẩm; Q5: Nhiệt toả từ bề mặt thiết bị trao đổi nhiệt; Q6: Nhiệt toả do bức xạ mặt trời qua cửa kính; Q7: Nhiệt toả do bức xạ mặt trời qua bao che; Nhiệt truyền bao gồm: Qtt= Q8+ Q9+ Q10+ Q11+ Qbs ,kW [Công thức 3.3-TL1] Trong đó: Q8: Nhiệt truyền do rò lọt không khí qua cửa; Q9: Nhiệt truyền qua vách; Q10: Nhiệt truyền qua trần; Q11: Nhiệt truyền qua nền; Qbs: Nhiệt tổn thất bổ sung do gió và hướng vách; 4.2.1. Nhiệt do máy móc thiết bị điện tỏa ra Q1 Nhiệt tỏa ra của mỏ hàn trong lắp ráp thiết bị điện tử: Q1 = Nđc . Kđt ,kW [Công thức 3.12-TL1] Trong đó: - Nđ : Công suất mỏ hàn điện Số lượng mỏ hàn mỗi tầng: Tầng 1 là 90 mỏ hàn Tầng 2 là 80 mỏ hàn Tầng 3 là 80 mỏ hàn Công suất mỗi mỏ hàn là 0,5 kW - Kđt : Hệ số đông thời Kđt = 0,2 Bảng 4.1 Nhiệt toả ra từ thiết bị điện Tầng Nđc [kW] Kđt Q1 [kW] Tầng 1 Tầng 2 Tầng 3 40 45 45 0,2 0,2 0,2 9 8 8 4.2.2. Nhiệt tỏa ra từ các đèn chiếu sáng Q2 Tổn thất do nguồn sáng nhân tạo , trong trường hợp này được tính theo công thức: Q2 = qs. Fs, W [Công thức 3.13-TL1] Trong đó: Fs - diện tích sàn nhà, m2 Fs = 924,75 m2 qs - Công suất chiếu sáng yêu cầu cho 1m2 diện tích sàn, W/m2 Diện tích sàn cho khu vực lắp ráp đồ điện tử có thể chọn qs = 12 W/m2 Bảng 4.2 Nhiệt toả ra từ các đèn chiếu sáng Tầng Fs [m2] qs [W/m2] Q2 [W] Tầng 1 Tầng 2 Tầng 3 924 924 924 12 12 12 11088 11088 11088 4.2.3. Nhiệt do người tỏa ra Q3 Công thức tính nhiệt tỏa ra do người là: Q3 = n.q ,W [Công thức 3.15-TL1] q – nhiệt tỏa ra từ mỗi người tra theo bảng 1.3 lấy theo nhiệt tỏa ra của một người đàn ông dựa vào [Tài liệu 1-bảng 3.1- trang 104] nhiệt tỏa ra cho người làm việc ở lao động nhẹ lấy nhiệt độ phòng khoảng 200C ÷ 300C nên nhiệt tỏa của mỗi người lấy: q = 125W/người. n- số người có trong xí nghiệp điện tử tính dựa theo mật độ định hướng số mét vuông sàn cho mỗi người [Tài liệu 1-bảng 3.2- trang 104] đối với xí nghiệp điện tử mật độ ra vào là 10m2/ng tính chọn khoảng 100 người mỗi tầng, vậy tổng số người của cả tòa nhà: n = 300 người Bảng 4.3 Nhiệt do người tỏa ra Tầng n [người] q [W/người] Q2 [W] Tầng 1 Tầng 2 Tầng 3 120 100 100 125 125 125 15000 12500 12500 4.2.4. Nhiệt tỏa ra do bán thành phẩm Q4 Tổn thất nhiệt dạng này trong các xí nghiệp đồ điện tử không gian điều hoà thường xuyên và liên tục có đưa vào và đưa ra các sản phẩm như tivi, đầu máy, đồ điện tử… có nhiệt tỏa ra không đáng kể do vậy: Q4 = 0 4.2.5. Nhiệt tỏa ra từ bề mặt thiết bị nhiệt Q5 Trong trung tâm đồ điện tử không đặt thiết bị trao đổi nhiệt, các đường ống dẫn có nhiệt độ làm việc khác với nhiệt độ không gian điều hoà. Q5 = 0 4.2.6. Nhiệt do bức xạ mặt trời qua kính vào phòng Q6 Nhiệt lượng bức xạ mặt trời qua cửa sổ kính là: Q6cửasổ = Isd.Fk.1.2.3.4 ,W [Công thức 3.18-TL1] Trong đó: Fk: Diện tích cửa kính chịu bức xạ tại thời điểm tính toán , m2 1: Hệ số trong suốt của cửa kính. Chọn kính 1 lớp 1 = 0,9 2: Hệ số bám bẩn. Chọn cửa kính 1 lớp đặt đứng 2 = 0,8 3: Hệ số khúc xạ. Cửa kính 1 lớp khung kim loại 3 = 0,79 4: Hệ số tán xạ do che nắng. Chọn kính khuyếch tán 4 = 0,7 Vậy nên : Q6 = Isd.Fk.0,9.0,8.0,79.0,7 = 0,398. Isd.Fk ; W Isd: Cường độ bức xạ mặt trời lên mặt đứng ,phụ thuộc vào hướng địa lý, W/m2 Tra bảng 3.3[Tài liệu 1-trang 108], ta có: theo hướng đông tây Isd = 569 W/m2, theo hướng Bắc Isd=122 W/m2 theo hướng Nam Isd= 0 W/m2 Fk Diện tích cửa sổ kính của toàn bộ xí nghiệp phân bố trên 3 tầng theo 4 hướng (cửa sổ kính có kích thước 1,3 x 1,6m): Tầng 1: Fđông = 8,32 m2 Ftây = 8,32 m2 Fbắc = 16,64 m2 Fnam = 16,64 m2 Tầng 2: Fđông = 12,46 m2 Ftây = 8,32 m2 Fbắc = 16,64 m2 Fnam = 16,64 m2 Tầng 3: Fđông = 12,46 m2 Ftây = 8,32 m2 Fbắc = 16,64 m2 Fnam = 16,64 m2 Riêng ở tầng 1 có cửa ra vào bằng kính 1 lớp kích thước (2,8x3,4m) nằm hướng đông: 1: Hệ số trong suốt của cửa kính . Chọn kính 1 lớp 1 = 0,81 2: Hệ số bám bẩn . Chọn cửa kính 1 lớp đặt đứng 2 = 0,8 3: Hệ số khúc xạ . Cửa kính 1 lớp khung kim loại 3 = 0,75 4: Hệ số tán xạ do che nắng.Chọn kính khuyếch tán 4 = 0,2 Vậy nên : Q6cửađi = Isd.Fk.0,81.0,8.0,75.0,2 = 0,097. Isd.Fk ; W Tra bảng 3.3[Tài liệu 1-trang 108] , ta có: Theo hướng đông tây Isd = 569 W/m2 Fk Diện tích kính cửa đi là Fk = 9,52 m2 => Q6cửađi = 0,097. 569.9,52 = 525,4 W Vậy kết quả tính toán nguồn nhiệt toả do bức xạ mặt trời qua cửa kính Q6 của cả xí nghiệp điện tử xem trong bảng dưới: Bảng 4.4 Nhiệt toả do bức xạ mặt trời qua cửa kính Q6 [W] Tầng 1 Hướng Fk[m2] Isd[W/m2] Q6[W] Đông 8,32 9,52 569 569 1884 525,4 Tây 8,32 569 1884 Bắc 16,64 122 808 Nam 16,64 0 0 5101 Tầng 2 Đông 12,46 569 2822 Tây 8,32 569 1884 Bắc 16,64 122 808 Nam 16,64 0 0 5514 Tầng 3 Đông 12,46 569 2822 Tây 8,32 569 1884 Bắc 16,64 122 808 Nam 16,64 0 0 5514 4.2.7. Nhiệt toả do bức xạ mặt trời qua kết cấu bao che Q7 Thành phần nhiệt này toả vào phòng do bức xạ mặt trời làm cho kết cấu bao che nóng lên hơn mức bình thường, ở đây chủ yếu tính cho mái. Tòa nhà này thiết kế có mái trần bằng ở tầng 3. Ở 210 vĩ bắc (Hải dương) góc cao mặt trời vào khoảng 12 giờ trưa là khoảng 910 27’ góc phương vị tương đối nằm ngang có thể tính bằng công thức gần đúng: Q7=0,055.k7.F7.s.Is , W [Công thức 3.20-TL1] Trong đó : F7: Diện tích trần nhà tầng 3: F7 = 924 m2 k7: Hệ số truyền nhiệt qua trần mái bằng , W/m2 Tra bảng 4.9 [Tài liệu 1-trang 163]. Chọn trần bê tông dày 300 mm với vữa xi măng dày 25mm, lớp bitum 797 kg/m2, trần giả bằng gỗ dầy 12mm có lớp cách nhiệt bông khoáng 50mm. Theo bảng ta có k7 = 0,508 s: Hệ số hấp thụ bức xạ mặt trời của vật liệu kết cấu bao che Tra bảng 4.10 [Tài liệu 1-trang 165] trần có lát gạch tráng men màu trắng có hệ số theo bảng là: s= 0,26 Is : Cường độ bức xạ mặt trời, W/m2 Tra bảng 3.3[Tài liệu 1-trang 108]: ta có Is=928 W/m2 Vậy nhiệt tỏa của kết cấu bao che chỉ có ở tầng 3 được tính như sau: => Q7 = 0,055. 0,508 . 924 . 0,26 . 928 = 6202W = 6,2 kW 4.2.8. Nhiệt do lọt không khí vào phòng Q8 Nhiệt hiện và ẩn do gió lọt vào: Q8=Q8h + Q8a , W Trong đó : Q8h : Nhiệt hiện do gió lọt mang vào , W Q8a : Nhiệt ẩn do gió lọt mang vào , W Các không gian điều hoà luôn luôn được làm kín để chủ động kiểm soát được lượng gió tươi cấp cho phòng nhằm tiết kiệm năng lượng nhưng vẫn có hiện tượng rò lọt không khí qua khe cửa sổ , cửa ra vào và khi mở cửa do người ra vào. Hiện tượng này xảy ra càng mạnh khi chênh lệch nhiệt độ trong nhà và ngoài trời càng lớn . Khí lạnh có xu hướng thoát ra ở phía dưới cửa và khí nóng ngoài trời lọt vào phía trên cửa Nhiệt hiện do gió lọt mang vào Q8h : Q8h = 0,39. . V.(tN – tT ) , W [Công thức 4.23a-TL1] Trong đó : tN: Nhiệt độ không khí bên ngoài , oC tT: Nhiệt độ không khí bên trong , oC : Hệ số kinh nghiệm Tra bảng 4.20 [Tài liệu1-trang177] Hệ số kinh nghiệm ξ Thể tích V, m3 < 500 500 1000 1500 2000 2500 > 3000 ξ 0,7 0,6 0,55 0,5 0,42 0,4 0,35 V: Thể tích phòng V = 3696m3 nên chọn = 0,35 Nhiệt ẩn do gió lọt mang vào Q8a Q8a = 0,84 . . V.(dN – dT ) , W [Công thức 4.23b-TL1] dN: ẩm dung của không khí bên ngoài , g/kg dT: ẩm dung của không khí bên trong , g/kg : Hệ số kinh ngiệm Tra bảng 4.20 [Tài liệu1-trang177] Ngoài ra ở tầng 1 số người ra vào nhiều, cửa đóng mở nhiều lần phải bổ sung thêm nhiệt hiện và ẩn sau: Qbsh = 1,23 . Lbs . (tN – tT) ,W Qbsâ = 3 . Lbs . (tN – tT) ,W Bảng 4.5 Nhiệt truyền do rò lọt không khí qua cửa Q8[W] Tầng V[m3] tN–tT [oC] dN–dT [g/kg] Q8h [W] Q8a [W] Q8 [W] 1 3696 0,35 6,3 7,5 3178 8149 11327 2 3696 0,35 6,3 7,5 3178 8149 11327 3 3696 0,35 6,3 7,5 3178 8149 11327 4.2.9. Nhiệt thẩm thấu qua vách Q9 Nhiệt thẩm thấu qua kết cấu bao che do chênh lệch nhiệt độ bên ngoài và bên trong nhà được tính theo biểu thức: Q9 = åki . Fi . Dti ,kW [Công thức 3.23-TL1] Trong đó : -ki : Hệ số truyền nhiệt qua kết cấu bao che thứ i , W/m2k -Fi : Diện tích bề mặt kết cấu bao che thứ i , m2 -ti : Hiệu nhiệt độ trong và ngoài nhà của kết cấu bao che thứ i , K Trong đó vách tiếp xúc trực tiếp với không khí ngoài trời t = tN – tT = 32,3 – 26 = 6,3 K a. Nhiệt thẩm thấu qua tường bao Q91 = k91.F91. t91 , W Trong đó: -F9 : Diện tích tường bao (không tính diện tích cửa kính và cửa ra vào): Tầng 1: Hướng đông F9Đ = 79,2 – 8.32 – 9.52 = 61,63 m2 Hướng tây F9T = 52,8 – 8,32 = 44,48 m2 Hướng bắc F9B = 120 – 16.64 = 103,36 m2 Hướng nam F9N = 120 – 16.64 = 103,36 m2 => F91 = 61,63 + 44,48 + 103,36 + 103,36 = 312,8 m2 Tầng 2: Hướng đông F9Đ = 79,2 – 12,48 = 66,72 m2 Hướng tây F9T = 52,8 – 8,32 = 44,48 m2 Hướng bắc F9B = 120 – 16.64 = 103,36 m2 Hướng nam F9N = 120 – 16.64 = 103,36 m2 => F91 = 66,72 + 44,48 + 103,36 + 103,36 = 317,9 m2 Tầng 3: Hướng đông F9Đ = 79,2 – 12,48 = 66,72 m2 Hướng tây F9T = 52,8 – 8,32 = 44,48 m2 Hướng bắc F9B = 120 – 16.64 = 103,36 m2 Hướng nam F9N = 120 – 16.64 = 103,36 m2 => F91 = 66,72 + 44,48 + 103,36 + 103,36 = 317,9 m2 -t91 : Hiệu nhiệt độ trong và ngoài . t91= 6,3 K - k91 : Hệ số truyền nhiệt tường bao ,W/m2k Tường bao chọn gạch xây dựng 300 mm có trát vữa Tra bảng 3.4[Tài liệu 1-trang 110] : k91 = 1,25 W/m2k b. Nhiệt thẩm thấu qua cửa đi Q92 , W Q92 = k92 . F92. t92 , W Trong đó : -F92: Diện tích cửa đi: có một cửa ra vào F92 = 9,52 m2 -t92: Hiệu nhiệt độ trong phòng và không khí ngoài t92 = 6,3 K -K92 : Hệ số truyền nhiệt cửa đi , W/m2k Chọn cửa đi bằng kính có chiều dày 300mm 1lớp Tra bảng 3.4[Tài liệu 1-trang 110] : ta có k91 = 2,84 W/m2k c. Nhiệt thẩm thấu qua cửa sổ kính Q93 , W Q93 = k93 . F93. t93 , W Trong đó : -F93: Diện tích cửa sổ kính ,m2 Tầng 1: Fđông = 8,32 m2 Ftây = 8.32 m2 Fbắc = 16,64 m2 Fnam = 16,64 m2 => F93 = 49,6 m2 Tầng 2: Fđông = 12,48 m2 Ftây = 8.32 m2 Fbắc = 16,64 m2 Fnam = 16,64 m2 => F93 = 53,76 m2 Tầng 3: Fđông = 12,48 m2 Ftây = 8.32 m2 Fbắc = 16,64 m2 Fnam = 16,64 m2 => F93 = 53,76 m2 -t93: Hiệu nhiệt độ trong phòng và không khí ngoài t93 = 6,3 K -K93: Hệ số truyền nhiệt cửa sổ kính ,W/m2k Chọn chiều dầy cửa kính sổ 5 mm 1 lớp Tra bảng 3.4 [Tài liệu 1-trang 110]: ta có k93 = 6,12 W/m2k Bảng 4.6 Nhiệt thẩm thấu qua vách Q9 Tầng F91[m2] k91[W/m2k] t91[K] Q9[W] 1 312,8 9,52 49,6 1,25 2,84 6,12 6,3 6,3 6,3 2463 170 1912 4545 2 317,9 53,76 1,25 6,12 6,3 6,3 2503 2072 4575 3 317,9 53,76 1,25 6,12 6,3 6,3 2503 2072 4575 4.2.10 Nhiệt thẩm thấu qua trần Q10 Theo công thức tính nhiệt truyền qua trần , ta có Q10 = k10.F10.t10 , W [Công thức 3.23-TL1] Trong đó : F10: Diện tích trần , m2 t10: Hiệu nhiệt độ giữa tầng trên và không khí ngoài t10 = (32,3 - 26) = 6,3 K Khi trần có không gian đệm: t10= 0,7 (tN - tT ) = 0,7 (32,3 – 26) = 4,41 K K10 : Hệ số truyền nhiệt trần , W/m2k Trang bảng 4.9 [Tài liệu 1-trang 163] Chọn trần bê tông dày 300 mm với vữa xi măng dày 25mm, lớp bitum 797 kg/m2 , trần giả bằng gỗ dầy 12mm có lớp cách nhiệt bông khoáng 50mm. Theo bảng ta có k10 = 0,508 Nhiệt thẩm thấu qua trần Q10 chỉ có ở tầng 3 như sau: Q10 = 0,508 . 924. 6,3 = 2957 W = 2,9 kW 4.2.11 Nhiệt thẩm thấu qua nền Q11 Biểu thức tính thẩm thấu nền tính theo công thức trên: Q11 = (k1.F1 + k2.F2 + k3.F3 + k4.F4) . Dt11 ,W [Công thức 3.24-TL1] Trong đó: - Hiệu nhiệt độ Dt11 = (tN - tT ) = (32,3 – 26) = 6,3 K - Hệ số truyền nhiệt k , W/m2K Áp dụng phương pháp tính theo dải nền rộng 2m tính từ ngoài vào trong phòng với hệ số truyền nhiệt quy ước thơ từng dải cụ thể: Dải 1 rộng 2m theo chu vi buồng với k1 = 0,47 W/m2K Dải 2 rộng 2m theo chu vi buồng với k2 = 0,23 W/m2K Dải 3 rộng 2m theo chu vi buồng với k3 = 0,12 W/m2K Dải 4 rộng 2m theo chu vi buồng với k4 = 0,07 W/m2K - Diện tích của nền xí nghiệp cần điều hòa: F1 = 2 . (30 + 26,4 + 4,8 + 30 + 15,2) = 212,8 m2 F2 = 2 . [(30 - 4 ) + (26,4 – 4) + (4,8 – 4) + (30 – 2) + 15,2] = 184,8 m2 F3 = 2 . [(30 - 6 ) + (19,8 – 4) + (30 – 4) + 17,2] = 166 m2 F4 = (26,4 - 12) . (37,5 - 12) = 367,2 m2 Vậy nhiệt thẩm thấu qua nền của tầng 1 là: Q11 = (0,47. 212,8 + 0,23. 184,8 + 0,12. 166 + 0,07. 367,2) . 6,3 = 1185 W = 1,2 kW 4.2.12. Nhiệt tổn thất bổ sung do gió và hướng vách Qbs Tính theo công thức: Qbs =(12%).(H- 4).Q9 + (510%).(FĐ+FT).Q9/ F , kW [Công thức 3.25-TL1] Trong đó : H : Chiều cao của toà nhà (không gian điều hoà) H = 14,4m FĐ - Diện tích bề mặt vách hướng đông của không gian điều hòa FĐ = 432 m2 FT - Diện tích bề mặt vách hướng tây của không gian điều hòa FT = 190,08 m2 F – Diện tích tổng vách bao của không gian điều hoà F = 1702,1 m2 Q9 – Nhiệt thẩm thấu qua vách Q9 = 13,5 kW Vậy : Qbs = 0,02.(14,4 - 4) . 13,5 + 0,08. (432+ 190,08). 13,5 / 1702,1 = 2,954 kW Lượng nhiệt bổ sung này chỉ bị ảnh hưởng ở tầng 2 và tầng 3:Bảng 4.7 Lượng nhiệt bổ sung: Tầng Tầng 1 Tầng 2 Tầng 3 Qbs [kW] 0 1,477 1,477 4.2.13. Kiểm tra đọng sương trên vách Hiện tượng đọng sương xảy ra khi nhiệt độ của vách nhỏ hơn nhiệt độ đọng sương của không khí. Hiện tượng đọng sương trên vách không những làm tổn thất nhiệt mà còn gây mất mỹ quan của công trình do ẩm ướt , nấm mốc gây ra và ảnh hưởng nghiêm trọng tới kết cấu xây dựng. Vì vậy để tránh hiện tượng đọng sương cần kiểm tra xem các kết cấu bao che có đảm bảo không bị đọng sương hay không và có biện pháp khắc phục. Do nhệt độ và độ ẩm của các phòng là như nhau nên kiểm tra sự đọng sương trên vách chung cho tất cả các phòng. Vì vậy để không xảy ra hiện tượng đọng sương, hệ số truyền nhiệt thực tế kT của vách phải nhỏ hơn hệ số truyền nhiệt cực đại kmax Điều kiện không đọng sương : kT kmax [Công thức 3. 26-TL1] Mùa hè : kmax = W/ m2.K [Công thức 3.27-TL1] Trong đó : - Là hệ số toả nhiệt phía ngoài nhà : = 20W/m2K nếu bề mặt ngoài tiếp xúc trực tiếp với không khí ngoài trời tT : Là giá trị nhiệt độ trong nhà tT = 260C tN : Là giá trị nhiệt độ ngoài nhà tT = 32,30C : Là nhiệt độ đọng sương bên ngoài, xác định theo tN , mùa hè nhiệt độ đọng sương được xác định theo tN , mùa hè khi không có không gian đệm Mùa hè: (tN, ) = (32,3 0C ; 69%) Từ các thống số trên dựa vào đồ thị I – d của không khí ẩm ta tìm được nhiệt độ đọng sương tương ứng là : = 27oC Khi không có không gian đệm . kmax= 20. = 16,82 W/m2k Như vậy ta thấy: ktrần = 0,508 W/m2k < kmax ktường = 1,25 W/m2k < kmax knền = 1,88 W/m2k < kmax kcửađi = 2,84W/m2k < kmax kcửasổ = 6,12 W/m2k < kmax Như vậy không xảy ra hiện tượng đọng sương. 4.2.14. Tổng Lượng nhiệt thừa là Tổng lượng nhiệt thừa của tòa nhà là: QT = Q1 + Q2 + Q3 + Q4 + Q5 + Q6 + Q7 + Q8 + Q9 + Q10 + Q11 + Qbs Lượng nhiệt thừa của tầng 1: QT1 = 9 + 11,08 + 15 + 5,1 + 11,3 + 4,54 + 1,2 = 57,32 [kW] Lượng nhiệt thừa của tầng 2: QT2 = 8 + 11,08 + 12,5 + 5,5 + 11,3 + 4,57 + 1,477 = 54,427 [kW] Lượng nhiệt thừa của tầng 3: QT3 = 8 + 11,08 + 12,5 + 5,5 + 6,2 + 11,3 + 4,57 + 2,9 + 1,477 = 63,527 [kW] Bảng 4.7 Tổng lượng nhiệt thừa mỗi tầng: Tầng QT[kW] 1 57,32 2 54,427 3 63,527 4.3 Tính toán lượng ẩm thừa: Ẩm thừa trong không gian điều hoà gồm các phần chính : WT=W1 + W2+ W3+ W4 , kg/h [Công thức 3.29-TL1] Trong đó : W1: Lượng ẩm do người toả ra , kg/h W2 : Lượng ẩm bay hơi từ bán thành phẩm , kg/h W3 : Lượng ẩm bay hơi từ sàn ẩm , kg/h W4: Lượng ẩm bay hơi từ thiết bị , kg/h Do hầu như không có bán thành phẩm nào mang ẩm đáng kể ,không có các thiết bị sinh hơi , lượng ẩm bay h._.