Thiết kế hệ thống điều hòa không khí kho bảo quản dược phẩm

mẽ kể từ sau chiến tranh thế giới thứ hai. Ngày nay điều tiết không khí đã trở thành một bộ phận quan trọng trong kỹ thuật và đời sống của mọi quốc gia trên hành tinh chúng ta. Điều tiết không khí không những là một phần không thể thiếu trong cuộc sống mà nó còn là một phần không thể tách rời trong công nghiệp cũng như thương nghiệp. Ngày nay con người đã có thể tạo ra những máy móc hiện đại nhằm mục đích khống chế không khí ở một nhiệt độ nhất định nhằm mục đích kinh tế cũng như xã hội. Kỹ thuật lạnh đã thâm nhập vào hơn 70 ngành kinh tế quan trọng và hỗ trợ tính tích cực cho các ngành đó, đặc biệt là các ngành công nghiệp thực phẩm, chế biến thịt cá, rau quả, rượu bia nước giải khát, đánh bắt và xuất khẩu thuỷ hải sản, sinh học hoá chất, sợi dệt, máy móc, thuốc lá, chè, in ấn, điện tử, thông tin, tin hoc, máy tính, quang học, cơ khí chính xác, văn hoá thể thao và du lịch, y tế ... Con người chính là trung tâm của mọi phát minh và ý tưởng, mọi sáng tạo hay phát minh trên thế giới đều nhằm mục đích phục vụ cho cuộc sống con người, làm cho cuộc sống con người càng hiện đại hơn, tiện nghi hơn. Trước hết cần phải thấy là con người là một trong những yếu tố quyết định đến năng suất lao động và chất lượng sản phẩm. Như vậy việc cần có một môi trường không khí trong sạch, có chế độ độ ẩm thích hợp cũng là yếu tố gián tiếp nâng cao năng suất lao động và chất lượng sản phẩm. Cũng như mọi động vật máu nóng khác con người cũng có thân nhiệt không đổi (370C) và luôn luôn trao đổi nhiệt với môi trường xung quanh dưới hai hình thức: truyền nhiệt và toả ấm, do đó con người luôn bị ảnh hưởng bởi nhiệt độ của môi trường xung quanh. Nhiệt độ là yếu tố gây ra nóng lạnh rõ rệt nhất với cơ thể con người, do đó việc điều tiết không khí tạo ra một nhiệt độ lý tưởng cho con người luôn luôn là một việc làm quan trọng. Không ai có thể phủ nhận được vai trò quan trọng của việc điều tiết không khí với cuộc sống con người. Ngày nay hầu như tất cả mọi quốc gia trên thế giới đề đã ứng dụng những máy móc hiện đại cũng như những công nghệ mới nhất trong việc điều tiết không khí trong công nghiệp và cuộc sống. Công nghệ lạnh đã trở thành một ngành công nghiệp quan trọng và có ảnh hưởng lớn tới cuộc sống và lao động của con người. Dù đi đến đâu chúng ta cũng thấy các ứng dụng của công nghệ lạnh trong cuộc sống. Điều hoà không khí đã xâm nhập vào cuộc sống của con người trong tất cả các lĩnh vực từ khách sạn nhà hàng công sở hay trên các phương tiện giao thông. Cuộc sống của con người ngày càng phát triển thì vấn đề sức khoẻ của con người ngày càng được chú trọng. Trong đó thuốc chính là nhân tố chính không thể thiếu được trong việc khám và chữa bệnh. Như chúng ta đã biết từ thời cổ đại con người đã biết dùng các dược thảo làm thuốc để chữa bệnh, ngày nay với khoa học kỹ thuật phát triển thì công nghệ chế tạo thuốc cũng có nhiều sự tiến bộ vượt bậc, nhưng dù có công nghệ chế tạo hiện đại thì vấn đề về việc bảo quản thuốc trong sản xuất cũng như tiêu dùng cũng là một việc làm cần thiết và thiết thực. Thật vậy cũng như tất cả mọi ngành công nghiệp thì thuốc cũng cần có một công nghệ chế biến sản xuất và bảo quản hiện đại, bởi nó ý nghĩa tác động trực tiếp đối với sức khoẻ của con người. Do đó việc điều hoà không khí có ý nghĩa vô cùng quan trọng trong việc sản xuất và bảo quản dược phẩm. Việc tạo ra một môi trường nhiệt độ thấp nhằm khống chế sự phát triển của vi sinh vật là điều tối quan trọng trong công việc bảo quản. Trong công cuộc nghiên cứu khoa học thì việc cần thiết phải lưu trữ những mẫu thí nghiệm, những loại vi rút gây bệnh từ lâu đã không còn xa lạ. Nhờ có sự phát triển của công nghệ lạnh nên việc tạo ra được những phòng lạnh có nhiệt độ âm nhằm phục vụ việc nghiên cứu và lưu trữ trong y học từ lâu đã không còn khó khăn. Có thể nói rằng công nghệ lạnh đã đóng góp một phần quan trọng trong sự phát triển của ngành y học hiện đại. Việt Nam là đất nước khí hậu nhiệt đới nóng và ẩm. Vì vậy điều tiết không khí và thông gió có ý nghĩ vô cùng to lớn đối với cuộc sống con người và sản xuất. Cùng với sự phát triển như vũ bão của khoa học kỹ thuật nói chung, kỹ thuật điều tiết không khí cũng có những bước tiến đáng kể trong một vài thế kỷ qua. Đặc biệt ở Việt Nam từ khi có chính sách mở cửa, các thiết bị điều hoà không khí đã được nhập từ nhiều nước khác nhau với nhu cầu ngày càng tăng và ngày càng hiện đại hơn. Như chúng ta đã biết khí hậu Việt Nam chia làm hai miền chủ yếu. Miền bắc từ đèo hải vân trở ra , có hai mùa hè và đông rõ rệt, mùa hè nóng và ẩm nhiệt độ trung bình 30oC nhiệt độ tối cao trong bóng râm ghi được lên tới hơn 400C . Mùa đông giá rét, ở vùng tây bắc có khi có băng giá, trên núi có thể có tuyết. ở những vùng trung du và đồng bằng, thời tiết có dịu hơn do gần biển nhưng nhiệt độ trung bình tháng lạnh nhất trong năm cũng từ 10 -150C, nhiệt độ tối thấp ghi được là từ 3 -50C . Miền nam từ đèo hải vân trở vào có thể chia làm hai mùa, mùa khô và mùa mưa. Nhiệt độ trong năm tương đối ổn định, độ chênh nhiệt độ giữa các mùa không cao quá từ 6 -70C ở toàn bộ miền nam hầu như không có cảm giác mùa đông. Do đó việc tính toán thiết kế một kho lạnh bảo quản dược phẩm cần phải được tính toán kỹ càng tuỳ theo từng vùng từng miền cụ thể. ở đây ta đã xác đinh việc thiết kế xây dựng một kho lạnh bảo quản dược phẩm ở miền bắc, khi thiết kế ta phải sử dụng nhiệt độ cao nhất đã quan sát được, như vậy độ an toàn là tuyệt đối, nhưng công suất máy lớn, vốn đầu tư ban đầu cao. Để giảm vốn đầu tư ban đầu ta chọn nhiệt độ để tính toán ở bên ngoài là nhiệt độ trung bình cộng của nhiệt độ tối cao ghi nhận được và nhiệt độ trung bình cực đại tháng nóng nhất. Phần II Giới thiệu công trình Công trình thiết kế là một kho bảo quản dược phẩm nằm trên đường Trường chinh ở thành phố Hà Nội. Kho bảo quản được chia làm hai khu bao gồm: khu nhà hành chính, và kho bảo quản dược phẩm, xưởng được xây dựng dọc theo trục Đông - Tây. Toàn bộ diện tích xây dựng có diện tích là 1395 m2 và có chiều cao xây dựng là 6 m. Trong đó khu vực kho bảo quản có diện tích là 1260 m2 , khu nhà hành chính là 135 m2 . Khu vực nhà hành chính và kho bảo quản có nền được lát bằng gạch đá hoa cương có kích thước là 600´600, trần được đổ bê tông cốt thép có độ dầy 20 mm, mái được lợp bằng tôn. Ngoài ra khu vực kho bảo quản còn được làm một lớp trần giả để có thể lắp hệ thống điều hoà không khí trong trần giả. Kho bảo quản được tính toán thiết kế dùng bảo quản dược phẩm, trong đó có xây dựng một kho lạnh sâu dùng bảo quản ở nhiệt độ âm, kho lạnh sâu có diện tích là 146,25 m2 , kho có một cửa ra vào gồm 2 cánh mỗi cánh có chiều rộng là 600 mm, chiều cao cửa là 3500 mm. Kho bảo quản lạnh được thiết kế có 5 cửa ra vào, cửa ra vào gồm 2 cánh trong đó 3 cửa mỗi cánh có chiều rộng là 900 mm, và 2 cửa mỗi cánh có chiều rộng là 600 mm, chiều cao của cửa là 3500 mm. Khu vực nhà hành chính bao gồm 6 phòng: Phòng thủ quỹ có diện tích là 16,5 m2 , phòng kế toán có diện tích là 24 m2 , phòng điều hành có diện tích là 27 m2 , phòng chứng từ có diện tích là 28,5 m2 , phòng đệm có diện tích là 25,5 m2 và phòng bảo vệ có diện tích la 13,5 m2 . Tất cả các phòng đều thiết kế bao gồm một cửa ra vào và một cửa kính. Cửa ra vào có chiều rộng là 900 mm và có chiều cao là 1200 mm. Phòng thủ quỹ cửa kính có chiều rộng là 1500 mm và chiều cao là 1600 mm. Các phòng kế toán, điều hành, chứng từ, phòng đệm cửa kính có chiều rộng là 3000 mm và có chiều cao là 1600 mm. Phòng trực có một ô cửa kính làm việc có chiều cao là 1000 mm và chiều rộng là 1000 mm. B.1:Bảng tổng kết tính toán diện tích các phòng Tên Phòng Diện Tích (m2) Diện tích tường ngoài (m2) Diện Tích tường ngăn (m2) Kính (m2) Cửa m2 ĐB TB TN ĐN Thủ quỹ 16,5 __ __ 18 33 51 2,4 1,98 Kế toán 24 __ __ __ 48 84 4,8 1,98 Điều hành 27 __ __ __ 54 90 4,8 1,98 Chứng từ 28,5 __ __ __ 57 93 4,8 1,98 Đệm 25,5 __ __ __ 51 85,02 4,8 3,96 Trực 13,5 18 __ __ 27 43,02 1 1,98 Lạnh sâu 146,25 39 135 __ __ 174 __ 4,2 Phòng bảo quản 1113,75 129 135 138 __ 444 __ 27,3 Chữa tường ngoài phòng bảo quản từ 138m thành 120 m Sửa lại đồ án Phần III Tính cân bằng nhiệt ẩm cho kho bảo quản Tính theo phương pháp nhiệt ẩm thừa. I) Khái quát chung. Tính nhiệt kho bảo quản chính là tính toán các dòng nhiệt từ môi trường bên ngoài đi vào trong kho bảo quản. Đây chính là dòng nhiệt tổn thất mà máy lạnh phải có đủ công suất để thải nó trở lại môi trường nóng . Mục đích cuối cùng của việc tính toán nhiệt kho bảo quản là để xác định năng suất lạnh của máy lạnh cần lắp đặt. II) Chọn cấp điều hoà Do điều kiện khí hậu của Việt Nam nên kho bảo quản chỉ cần làm việc vào mùa hè do đó hệ thống không cần chế độ sưởi ấm mùa đông nên ta chọn hệ thống điều hoà là hệ thống cấp 3. III) Thông số tính toán trong và ngoài nhà Thông số trong nhà. Phòng bảo quản dược phẩm: Theo yêu cầu của chủ đầu tư và theo đặc tính của sản phẩm cần phải bảo quản, các thông số khí hậu về nhiệt độ và độ ẩm phải phù hợp với yêu cầu công nghệ bảo quản ta chọn nhiệt độ và độ ẩm theo bảng 1.3 trang 16 [1] : Mùa hè : tT = 220C ; jT = 60 % Các phòng hành chính: Do điều kiện khí hậu Việt Nam nằm gần vùng xích đạo nên người Việt Nam có khả năng chịu nóng do đó ta không nên chọn nhiệt độ trong phòng thấp hơn nhiệt độ ngoài trời qúa 80C. Cũng theo TCVN 5687 - 1992 : Mùa hè : tT = 25 0C ; jT = 50 á 60% Thông số ngoài nhà. Do kho bảo quản nằm trên địa phận Hà Nội nên ta chọn thông số nhiệt độ ngoài trời theo thông số nhiệt độ của Hà Nội theo TCVN 5687 - 1992 Mùa hè : tN = 32,80C ; j = 65% IV) Tính cân bằng nhiệt ẩm A) Tính cân bằng nhiệt Dòng nhiệt tổn thất Q được xác định bằng biểu thức: Q = Qtoả + Qtt (W) Q – nhiệt thừa trong phòng, W Qtoả – nhiệt toả ra trong phòng, W Qtt – nhiệt thẩm thấu từ ngoài vào qua kết cấu bao che, W Nhiệt toả từ máy móc Q1 Q1 = SNdc.Ktt.Kdt. ,W Ndc – công suất động cơ lắp đặt của máy, W; Ktt – hệ số phụ tải; Kdt – hệ số đồng thời; KT – hệ số thải nhiệt; h - hiệu suất làm việc thực của động cơ. Vì là phòng bảo quản dược phẩm nên trong phòng không hề đặt một thiết bị máy móc nào cả, do đó hệ số nhiệt toả từ máy móc trong phòng là bằng không. Q1 = 0 Với các phòng hành chính thì ta tính nhiệt toả ra do máy móc với thiết bị là máy vi tính. Mỗi phòng có một chiếc máy tính với công suất của máy là 350 W/máy. Ta có nhiệt toả do máy : Q1 =0, 350 kW. Nhiệt toả từ đèn chiếu sáng Q2 Q2 = Ncs , W Ncs - tổng công suất của tất cả các đèn chiếu sáng, W ta có Ncs = A.F F - Diện tích sàn. A - Công suất đèn chiếu sáng trên một m2 diện tích sàn. theo tiêu chuẩn chiếu sáng ta lấy A = 12 W/m2 - Buồng bảo quản : Q2 = A.F = 13,365 kW - Phòng thủ quỹ: Q2 = 0,216 kW - Phòng kế toán: Q2 = 0,288 kW - Phòng điều hành: Q2 = 0,324 kW - Phòng chứng từ: Q2 = 0,342 kW Nhiệt toả từ người Q3 Nhiệt toả từ người thay đổi theo điều kiện khí hậu, cường độ lao động thể trạng cũng như giới tính. Nhiệt độ không khí xung quanh càng thấp nhiệt toả từ người càng nhiều. Nhiệt toả từ người được tính theo biểu thức: Q3 = n.q , W q - Nhiệt toả từ một người, W/người; n - số người. Theo bảng 3.1 trang 104 [1] ta chọn được hệ số k: Với phòng bảo quản dược phẩm k = 250 và các phòng hành chính k = 125. Số người làm việc trong các phòng: phòng bảo quản n = 3 và phòng hành chính n = 2. Phòng bảo quản: Q3 = 0,750 kW Các phòng hành chính: Q3 = 0,250 kW Nhiệt qua kết cấu bao che Q4 Nhiệt qua kết cấu bao che ở đây được tính gộp luôn giữa nhiệt toả do bức xạ mặt trời và nhiệt qua thẩm thấu do độ chênh nhiệt độ. Kết cấu bao che gồm: mái, sàn, tường tiếp xúc trực tiếp với bên ngoài, tường tiếp xúc gián tiếp, cửa kính, cửa ra vào. Nhiệt tổn thất qua mái Q41 Mái ở đây có cấu trúc là: trên cùng là mái tôn, sau đó là mái bằng tôn được cách nhiệt bằng bông thuỷ tinh. Khi đó: Q41 = k.F.Dt , W K: hệ số truyền nhiệt qua mái, W/m2k K = vì trần tiếp xúc gián tiếp với bên ngoài qua lớp không gian đệm do đó: aN = 10 W/m2k aT : Hệ số toả nhiệt phía trong , W/m2k aT = 10 W/m2k di,li - Bề dầy và hệ số dẫn nhiệt của các lớp vật liệu xây dựng bao che. Tỉ số là nhiệt trở của trần, m2k/W Nhiệt trở của trần cách nhiệt Rt = dt = 0,05 - chiều dầy của lớp cách nhiệt , m lt : hệ số dẫn nhiệt của vật liệu xây dựng, W/mk theo bảng 4.11 trang 166 [1] ta tra được lt = 0,06 Ta có: Rt = = 0,83 , m2k/W Nhiệt trở của lớp không khí tĩnh Rk được chọn theo bề dầy lớp không khí tĩnh và độ chênh nhiệt độ giữa 2 bề mặt. Bề dầy lớp không khí tĩnh lớn hơn 300 mm, theo bảng 1.4[2] có Rk = 0,26 Phòng bảo quản Độ chênh nhiệt độ: Dt = tN - tT = 10,8 k theo bảng 1.4 [2] ta có khc = 1,0 ta có Rk = 1,0 . 0,26 = 0,26 m2k/W Vậy hệ số truyền nhiệt k là: K = = 0,775 W/m2k Các phòng hành chính Dt = tN - tt = 7,8 k theo bảng 1.4 [2] ta có khc = 1,05 ta có Rk = 1,05 . 0,26 = 0,273 m2k/W Vậy hệ số truyền nhiệt k là: K = = 0,767 W/m2k Dt : Độ chênh nhiệt độ trung bình, 0C Do ta tính gộp cả hai thành phần nhiệt đó là nhiệt bức xạ và nhiệt thẩm thấu vì vậy độ chênh nhiệt độ ở đây có kể tới ảnh hưởng của nắng chiếu và không gian đệm. Dt = ttg- tT trong đó : ttg : là nhiệt độ tổng của không khí ngoài khi có nắng ttg = tN + es : hệ số bức xạ của bề mặt bao che theo bảng 4.10 trang 164 [1] ta chọn được es = 0,8 Is : cường độ bức xạ, theo bảng 3.3 trang 108 [1] ta có Is = 928 , W/m2 aN : hệ số toả nhiệt phía ngoài aN = 20 W/m2k ta có ttg = 32,8 + = 69,9 0C Phòng bảo quản Dt = ttg - tT = 47,9 0C F - Diện tích trần: F = 1113,75 m2 Vậy tổn thất nhiệt qua mái và trần là : Q41 = 41,345 kW Phòng hành chính Dt = ttg - tT = 44,9 0C Phòng thủ quỹ: F = 16,5 m2 Q41 = 0,568 kW Phòng kế toán: F = 24 m2 Q41 = 0,827 kW Phòng điều hành: F = 27 m2 Q41 = 0,930 kW Phòng chứng từ : F = 28,5 m2 Q41 = 0,982 kW Tổn thất nhiệt qua nền (sàn) Q42 Q42 = SkiFiDt Để tính toán dòng nhiệt vào qua sàn, người ta chia sàn ra các vùng rộng khác nhau có chiều rộng 2m, mỗi vùng tính từ bề mặt tường bao vào giữa buồng . Giá trị hệ số truyền nhiệt quy ước kq (W/m2k) lấy theo từng vùng là: - vùng rộng 2m dọc theo chu vi tường bao: kq= 0,47; - vùng rộng 2m tiếp theo về phía tâm buồng: kq = 0,23; - vùng rộng 2m tiếp theo: kq = 0,12; - vùng còn lại ở giữa buồng lạnh: kq = 0,07; Riêng diện tích của vùng một rộng 2m cho góc của tường bao được tính 2 lần, vì được coi là có dòng nhiệt đi vào từ hai phía. Ta có: Phòng bảo quản: F1 = 300 m2 ; F2 = 252 m2 ; F3 = 212 m2 ; F4 = 196 m2 . Q42 = (k1F1 + k2F2 + k3F3 + k4F4 ) Dt = 2,572 kW Phòng thủ quỹ: F1 = 34 m2 Q42 = 0,125 kW Phòng kế toán: F1 = 44 m2 Q42 = 0,161 kW Phòng điều hành: F1 = 48 m2 Q42 = 0,176 kW Phòng chứng từ: F1 = 50 m2 Q42 = 0,183 kW Tổn thất nhiệt qua cửa kính Q43 Cửa kính ở đây chính là cửa sổ, do chỉ bố trí các cửa kính ở các phòng hành chính nên nhiệt tổn thất của phòng bảo quản Q43 = 0 . Tổn thất nhiệt ở cửa kính bao gồm tổn thất nhiệt do bức xạ mặt trời và tổn thất nhiệt qua thẩm thấu. Tổn thất nhiệt qua cửa kính hướng Tây -Nam Phòng thủ quỹ Q43 = SkiFiDt Ki: hệ số truyền nhiệt qua cửa kính, W/m2k K = aT = 10 W/m2k – hệ số toả nhiệt phía trong nhà; aN = 20 W/m2k – hệ số toả nhiệt phía ngoài nhà; dk = 0,005 m – chiều dầy kính; lk - hệ số dẫn nhiệt của kính, W/mk theo bảng 4.11 trang 166 [1] ta chọn được lk = 0,76 W/mk Ta có : K = = 6,38 W/m2k F = 2,4 m2 - Diện tích cửa kính Dt : Độ chênh nhiệt độ trung bình, 0C Do tổn thất nhiệt qua của cửa kính bao gồm cả tổn thất do bức xạ mặt trời và tổn thất do thẩm thấu do đó. Dt = ttg- tT trong đó : ttg : là nhiệt độ tổng khi có nắng chiếu vào ttg = tN + es : hệ số bức xạ của bề mặt bao che theo bảng 29 trang 332 [3] ta chọn được es = 0,74 Is : cường độ bức xạ, theo bảng 3.3 trang 108 [1] ta có Is = 328 , W/m2 aN : hệ số toả nhiệt phía ngoài aN = 20 W/m2k ta có ttg = 32,8 + = 44,9 0C Dt = ttg - tT = 19,9 0C Vậy nhiệt tổn thất qua cửa kính hướng Tây - Nam Q43 = Ski .Fi .Dt = 0,305 kW Tổn thất nhiệt qua cửa kính hướng Đông - Nam Do cường độ bức xạ mặt trời qua hướng Tây - Nam và Đông - Nam là bằng nhau do đó Phòng kế toán: K = 6,38 W/m2k F = 4,8 m2 Dt = 19,9 0C Vậy nhiệt tổn thất qua cửa kính hướng Đông - Nam Q43 = SkiFiDt = 0,609 kW Phòng điều hành: Q43 = 0,609 kW Phòng chứng từ : Q43 = 0,609 kW Tổn thất nhiệt qua tường bao che Q44 Tường bao che của kho bảo quản và các phòng hành chính có hai loại : một loại là tường bao che tiếp xúc trực tiếp với không khí bên ngoài, một loại là tường bao che tiếp xúc với không khí đệm thông qua phòng trung gian, giữa hai loại tường này có sự tổn thất nhiệt khác nhau. Phòng bảo quản Tổn thất nhiệt qua tường ngoài phía Tây - Bắc Tường được xây dựng bằng gạch đặc có chiều dầy 200 mm, vữa trát 10 mm. Tường ở đây chịu ảnh hưởng của bức xạ mặt trời vì vậy sẽ phải tính gộp giữa nhiệt do bức xạ và nhiệt do thẩm thấu. Q441 = k.F.Dt , W K: hệ số truyền nhiệt qua tường, W/m2k K = aT = 10 W/m2k – hệ số toả nhiệt phía trong nhà; aN = 20 W/m2k – hệ số toả nhiệt phía ngoài nhà; - tổng nhiệt trở của vách m2k/W Theo cấu trúc tường sẽ có 3 thành phần nhiệt trở của vách. = + + d1 = 0,01 m - độ dầy lớp vữa trát ngoài ; d2 = 0,2 m - độ dầy tường gạch; d3 = 0,01 m - độ dầy lớp vữa trát trong. l1 , l3 – hệ số dẫn nhiệt của lớp vữa ngoài và trong , W/mk theo bảng 4.11 trang 166 [1] ta có : l1 , l3 = 0,87 W/mk l2 – hệ số dẫn nhiệt của gạch , W/mk theo bảng 4.11 trang 166 [1] ta có : l2 = 0,81 W/mk ta được = + + = + + = 0,27 m2k/W Ta có: K = = 2,38 W/m2k F = 135 m2 - diện tích tường bao; Dt - độ chênh nhiệt độ , 0C Do tổn thất nhiệt qua tường bao gồm cả tổn thất do bức xạ và tổn thất do thẩm thấu do đó : Dt = ttg- tT trong đó : ttg : là nhiệt độ tổng khi có nắng ttg = tN + es : hệ số bức xạ mặt trời theo bảng 4.10 trang 164 [1] ta chọn được es = 0,42 Is : cường độ bức xạ, theo bảng 3.3 trang 108 [1] ta có Is = 450 , W/m2 aN : hệ số toả nhiệt phía ngoài aN = 20 W/m2k ta có : ttg = 32,8 + = 42,25 0C Dt = ttg- tT = 20,25 0C Vậy : Q441 = 6,651 kW Tổn thất nhiệt qua tường ngoài phía Tây - nam K = 2,38 W/m2k F = tổng diện tích tường - diện tích cửa = 138 - (2.1,8.3,5) = 125,4 m2 Dt = 20,5 0C Vậy : Q442 = 6,118 kW Tổn thất nhiệt qua tường ngoài phía Đông - Bắc K = 2,38 W/m2k F = tổng diện tích tường - diện tích cửa = 129 - (1,8.3,5+2.1,2.3.5) = 114,3 m2 Dt = 20,25 0C Vậy : Q443 = 5,509 kW Tổn thất nhiệt qua tường ngăn Nhiệt tổn thất qua tường ngăn với phòng lạnh sâu coi như bằng không vì nhiệt độ trong buồng bảo quản luôn luôn cao hơn nhiệt độ buồng lạnh sâu. Tổn thất nhiệt qua tường ngăn với các phòng hành chính. Vì các phòng làm việc không liên tục nên khi tính toán ta coi nhiệt độ các phòng này như nhiệt độ ngoài trời. Q444 = k.F.Dt , W K: hệ số truyền nhiệt qua tường, W/m2k K = aT = 10 W/m2k – hệ số toả nhiệt phía trong; aN = 10 W/m2k – hệ số toả nhiệt phía ngoài; - tổng nhiệt trở của vách m2k/W = 0,27 m2k/W K = = 2,127 W/m2k F = 270 m2 Dt - độ chênh nhiệt độ , 0C do tường tiếp xúc với không gian gián tiếp do đó Dt = 0,7(tN- tT) = 7,56 0C Vậy : Q444 = 4,342 kW Phòng hành chính Tính tương tự như trên ta có : - Phòng thủ quỹ: Q44 = 2,177 kW - Phòng kế toán : Q44 = 1,442 kW - Phòng điều hành : Q44 = 1,652 kW - Phòng chứng từ : Q44 = 1,966 kW Tổn thất nhiệt qua cửa ra vào Q45 Q45 = k.F.Dt , W k - hệ số truyền nhiệt qua cửa gỗ, W/m2k k = aT = 10 W/m2k – hệ số toả nhiệt phía trong; aN = 20 W/m2k – hệ số toả nhiệt phía ngoài; - tổng nhiệt trở của cửa , m2k/W = dc = 0,03 m - độ dầy của cửa lc - hệ số dẫn nhiệt của cửa , W/mk theo bảng 4.11 trang 166 [1] ta chọn lc = 0,17 , W/mk = = 0,176 m2k/W K = = 3,06 W/m2k Phòng bảo quản: F = 27,3 m2 Dt = 32,8 - 22 = 10,8 0C Vậy: Q45 = 0,902 kW Các phòng hành chính: F = 1,98 m2 Dt = 32,8 - 25 = 7,8 0C Vậy: Q45 = 0,047 kW 1.5) Tổn thất nhiệt do rò lọt không khí Q5 Lượng không khí tổn thất do rò lọt không khí qua cửa ta chỉ cần tính với kho bảo quản dược phẩm còn các phòng hành chính do không làm các quạt hút gió tươi nên lưu lượng không khí do rò lọt ta coi như lượng khí tươi cung cấp vào phòng. Q5 = G.(IN - IT) G – lượng không khí do rò lọt qua cửa. G = r.L , kg/s r = 1,2 kg/m3 - khối lượng riêng không khí L = x.V - lưu lượng không khí rò lọt V - thể tích không gian điều hoà x - hệ số theo bảng 1.2 [2] ta có x Phòng bảo quản V = 6682,5 m3 x = 0,35 L = V . x = 0,650 m3/s G = r.L = 0,78 kg/s IN ,IT - Entanpi của không khí ở ngoài và trong kho bảo quản Theo đồ thị I - d trang 418 [1] ta có IN = 98,39 kJ/kg IT = 56,11 kJ/kg Vậy : Q5 = 32,98 kW Tính toán lượng ẩm thừa Lượng ẩm do người toả ra , W1 Lượng ẩm này xác định theo biểu thức: W1 = n.qn , kg/s n - số người trong phòng điều hoà; qn - lượng ẩm mỗi người toả ra trong một đơn vị thời gian, kg/s lượng ẩm ta chọn theo bảng 3.5 trang 117 [1] Phòng bảo quản: qn = 240 g/h = 6,67.10-5 kg/s; n = 3 người W = n. qn = 0,0002 kg/s Các phòng hành chính: tính tương tự q = 0,0001 kg/s lượng ẩm do rò lọt không khí , W2 W2 = G . (dN - dT) G - lượng không khí do rò lọt qua cửa. G = 1,2 . L , kg/s L - lưu lượng không khí rò lọt. Phòng bảo quản: G = 1,2 . 0,65 = 0,78 kg/s DN , dT - là dung ẩm không khí ngoài trời và trong phòng Theo đồ thị I - d trang 148 [1] ta có: dN = 0, 0207 kg/kg dT = 0, 0067 kg/kg W2 = G . (dN - dT) = 0,78 . (0,0207 - 0,0067 ) = 0,012 kg/s Các phòng hành chính: tính tương tự ta có Phòng thủ quỹ: W2 = 0,0002 kg/s Phòng kế toán: W2 = 0,0003 kg/s Phòng điều hành: W2 = 0,0003 kg/s Phòng chứng từ: W2 = 0,0003 kg/s Bảng tổng kết tính toán nhiệt thừa và ẩm thừa Nhiệt thừa kW Bảo quản Thủ quỹ Kế toán Điều hành Chứng từ Q1 0 0,350 0,350 0,350 0,350 Q2 13,365 0,216 0,288 0,324 0,342 Q3 0,75 0,250 0,250 0,250 0,250 Q4 Q41 41,345 0,568 0,827 0,930 0,982 Q42 2,572 0,125 0,161 0,176 0,183 Q43 0 0,306 0,612 0,612 0,612 Q44 Q441 6,651 1,761 1,174 1,988 2,389 Q442 6,118 Q443 5,509 Q444 4,342 Q45 0,902 0,047 0,047 0,047 0,047 Q5 32,98 0 0 0 0 S Q 114,534 3,618 3,709 4,677 5,578 ẩm thừa (kg/s) W1 0,0002 0,00015 0,00015 0,00015 0,00015 W2 0,012 0,0002 0,0003 0,0003 0,0003 S W 0,0122 0,00035 0,00045 0,00045 0,00045 Phần IV: Phân tích các hệ thống điều hoà không khí và chọn phương án máy cho công trình A) Phân loại các hệ thống điều hoà không khí Hệ thống điều hoà không khí là một tập hợp các máy móc, thiết bị, dụng cụ... để tiến hành các quá trình sử lý không khí, điều chỉnh khống chế và duy trì các thông số vi khí hậu trong nhà nhằm đáp ứng nhu cầu tiện nghi và công nghệ. Các hệ thống điều hoà không khí rất đa dạng và phức tạp nên người ta thường phân loại các hệ thống điều hoà không khí theo các đặc điểm sau. Theo mục đích ứng dụng có thể chia ra điều hoà tiện nghi và điều hoà công nghệ. Theo tính chất quan trọng phân ra điều hoà cấp 1, cấp 2, cấp 3. Theo tính tập trung phân ra hệ thống điều hoà cục bộ, điều hoà tổ hợp gọn, hệ thống điều hoà trung tâm nước. Theo cách làm lạnh không khí phân ra hệ thống làm lạnh trực tiếp hoặc gián tiếp. Theo cách phân phối không khí có thể phân ra hệ thống cục bộ hoặc trung tâm. Theo năng suất lạnh có thể chia ra loại nhỏ, trung bình và lớn. Căn cứ kết cấu máy chia ra làm loại máy điều hoà một cụm, hai cụm hoặc nhiều cụm. Theo cách bố trí dàn lạnh chia ra làm điều hoà cửa sổ, treo tường, treo trần, âm trần... Theo cách làm mát thiết bị ngưng tụ chia ra loại giải nhiệt nước, gió hoặc kết hợp gió nước. Theo chu trình lạnh chia ra máy lạnh nén hơi, hấp thụ, nén khí. Theo môi chất lạnh của máy nén hơi. Theo kiểu máy nén. Theo kết cấu máy nén. Theo cách bố trí hệ thống dẫn ống nước lạnh của hệ thông ống trung tâm. Theo hệ thống ống phân phối gió. Theo cách điều chỉnh gió. Theo cách điều chỉnh năng suất lạnh bằng đóng ngắt máy nén hoặc điều chỉnh vô cấp tốc độ qua máy biến tần. Theo áp suất gió trong ống gió Theo tốc độ gió trong ống. I) Hệ thống điều hoà cục bộ Hệ thống điều hoà cụ bộ có hai loại chính là máy điều hoà cửa sổ và máy điều hoà tách năng suất lạnh tới 7 kW. Đây là loại máy nhỏ, hoạt động hoàn toàn tự động độ tin cậy cao, lắp đặt đơn giản, giá thành rẻ thích hợp với các phòng và các căn hộ nhỏ. Với hệ thống điều hoà cục bộ ta khó có thể áp dụng cho các hội trường, phòng lớn, các cửa hàng hay toà nhà cao tầng bởi vấn đề về mỹ quan vì các cụm dàn nóng được bố trí bên ngoài sẽ làm giảm mỹ quan của công trình. Máy điều hoà cửa sổ. Máy điều hoà của sổ là loại máy điều hoà nhỏ nhất cả về năng suất lạnh cũng như kích thươc và khối lượng. Toàn bộ các thiết bị chính như máy nén, dàn ngưng, dàn bay hơi, các quạt gió và quạt giải nhiệt, các hệ thống điều khiển và điều chỉnh tự động, phin sấy lọc và toàn bộ các thiết bị phụ khác đều được bố trí lắp đặt trong một vỏ gọn nhẹ. Máy điều hoà cửa sổ thông thường chia ra làm 5 hay 6 loại và năng suất lạnh thường không quá 7 kW. Do hình dáng và cấu tạo gọn nhẹ nên máy điều hoà cửa sổ có những ưu điểm là: Chỉ cần cắm điện là máy có thể hoạt động, không cần công nhân lắp đặt và vận hành có tay nghề cao. Chế độ sưởi mùa đông bằng bơm nhiệt. Có khả năng lấy gió tươi qua cửa lấy gió tươi. Nhiệt độ phòng được điều chỉnh nhờ thermostat theo kiểu on - 0ff. Vốn đầu tư thấp. Thích hợp co các phòng nhỏ, các hộ gia đình. Tuy vậy máy điều hoà cửa sổ cũng có những nhược điểm sau. Do chế độ điều khiển bằng thermostat nên độ dao động nhiệt độ cao, độ ẩm tự biến đổi theo do đó khó khống chế được độ ẩm. Độ ồn cao. Phải đục một khoảng tường rộng bằng máy điều hoà hoặc phải cắt cửa sổ để bố trí máy. Không có khẳ năng lắp đặt cho phòng không có tường trực tiếp với ngoài trời. Khó sử dụng cho các văn phòng, hội trường, các nhà cao tầng vì làm mất mỹ quan của công trình. 2) Máy điều hoà tách Sở dĩ máy được gọi là máy điều hoà tách bởi vì máy được chỉa ra làm hai cụm riêng biệt được lắp đặt phía bên trong và bên ngoài nhà. Máy điều hoà tách bao gồm máy điều hoà hai cụm và máy điều hoà nhiều cụm. Máy điều hoà hai cụm và máy điều hoà nhiều cụm đều có cấu tạo giống nhau đó là cụm dàn nóng bố trí ngoài trời vào cụm dàn lạnh bố trí trong nhà. Cụm trong nhà bao gồm dàn lạnh, quạt ly tâm kiểu trục cán và bộ điều khiển. Cụm ngoài trời gồm có lốc (máy nén), động cơ và quạt hướng trục. Hai cụm được nối với nhau bằng đường ống gas đi và về. ống xả nước ngưng từ dàn bay hơi ra và đường dây điện được bố trí dọc theo hai đường ống đồng thành một búi ống. Ưu điểm của máy điều hoà tách là Giảm được tiếng ồng do dàn nóng bố trí phía ngoài nhà. Rất dễ lắp đặt, bố trí dàn lạnh và dàn nóng, tốn ít diện tích lắp đặt, có độ thẩm mỹ cao. Nhược điểm của máy này là không lấy được gió tươi nên cần có quạt lấy gió tươi. Đường ống dẫn gas và dây điện dài hơn so với máy điều hoà cửa sổ. Máy điều hoà hai cụm thì chỉ bao gồm một cụm dàn nóng ngoài trời và một cụm dàn lạnh trong nhà. Còn máy điều hoà nhiều cụm thì có một cụm dàn nóng ngoài trời và có từ hai tới bẩy cụm dàn lạnh được bố trí các phòng trong nhà. Các máy điều hoà đều có hai chế độ làm việc, một chiều lạnh và hai chiều nóng lạnh. II) hệ thống điều hoà (tổ hợp) gọn 1) Máy điều hoà tách a) Máy điều hoà tách không ống gió Nếu so sánh máy điều hoà tách của hệ thống điều hoà cục bộ và của hệ thống điều hoà tổ hợp thì có thể nói chúng chỉ khác nhau về năng suất lạnh. Hệ thống điều hoà tổ hợp có năng suất lớn hơn do đó kết cấu của các cụm dàn nóng và dàn lạnh có nhiều kiểu dáng hơn so với hệ thống điều hoà cục bộ. Cụm dàn nóng có quạt hướng trục thổi lên trên với ba 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... Đôi khi trong điều hoà công nghiệp ta còn gặp loại tách biệt với cụm nóng chỉ có dàn quạt còn máy nén lại được lắp cùng với cụm dàn lạnh. Ưu nhược điểm của máy điều hoà tách không ống gió cũng giống như của máy điều hoà tách của hệ thống điều hoà cục bộ hai cụm. Cũng như máy điều hoà hai cụm của hệ thống cục bộ do 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 lượng gió lọt qua cửa không đủ cung cấp ôxi cho phòng. Do dàn lạnh có năng suất lạnh lớn, lưu lượng gió cũng lớn nên nhiều cụm dàn lạnh có thể lắp thêm ống phân phối gió để phân phối đều cho cả phòng lớn hoặc cho nhiều phòng khác nhau. b) Máy điều hoà tách có ống gió Loại máy này thường được gọi là loại máy thương nghiệp kiểu tách, năng suất lạnh lớn từ 12 000 đến 240 000 Btu/h. Dàn lạnh được bố trí quạt ly tâm cột áp cao nên có thể lắp thêm ống gió để phân phối đến gió trong phòng rộng. c) Máy điều hoà dàn ngưng đặt xa Như đã nói ở trên đại bộ phân máy điều hoà đều có máy nén được bố trí chung với cụm dàn nóng. Nhưng cũng có một số trường hợp máy nén được bố trí nằm trong cụm dàn lạnh. Trường hợp này ta gọi là máy điều hoà dàn ngưng đặt xa. Máy điều hoà có dàn ngưng đặt xa cũng có ưu nhược điểm như là của máy điều hoà tách. Tuy nhiên do đặc điểm máy nén bố trí ở cụm dàn lạnh nên độ ồn trong nhà cao. Bởi vậy máy điều hoà dàn ngưng đặt xa không thích hợp với điều hoà tiện nghi mà chỉ dùng cho điều hoà công nghệ và thương nghiệp. Máy điều hoà nguyên cụm a) Máy điều hoà lắp mái Đây là loại máy điều hoà nguyên cụm có năng suất lạnh trung bình và lớn, chủ yếu dùng trong thương nghiệp và công nghiệp. Cụm dàn nóng và dàn lạnh được gắn liền thành một cụm khối duy nhất. Quạt dàn lạnh là quạt ly tâm cột áp cao. Máy bố trí ống phân phối gió lạnh và ống gió hồi. Ngoài khả năng lắp đặt máy trên mái bằng còn có khả năng lắp đặt máy ở ban công mái hiên hoặc giá sau đó bố trí đường ống gió cấp và đường ống gió hồi hợp lý và đúng kỹ thuật và mỹ thuật. b) Máy điều hoà nguyên cụm giải nhiệt bằng nước Do bình ngưng giải nhiệt nước rất gọn nhẹ, không chiếm nhiều d._.