thiết kế hệ thống điều hòa không khí và thông gió cho tòa nhà trụ sở vietcombank nam định

1.3.3 Phân loại hệ thống điều hoà không khí: Có nhiều cách phân loại hệ thống điều hoà không khí, ở đây chủ yếu sẽ trình bày 2 cách phân loại hay dùng: - Phân loại theo quá trình truyền

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ ĐÔNG Á

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP TÊN ĐỀ TÀI:

“Thiết kế hệ thống điều hòa không khí và thông gió cho tòa nhà trụ sở Vietcombank Nam Định”

Giảng viên hướng dẫn: Th.S Phạm Thế Văn Sinh viên thực hiện : Nguyễn Trọng Nhật Ngày sinh : 25/12/2000

Lớp : DCKTN9.10

Ngành : Công nghệ kỹ thuật Nhiệt Khoa : Nhiệt – Điện lạnh

Khóa : 9

Mã sinh viên : 187510206113

Bắc Ninh, năm 2023

LỜI NÓI ĐẦU

Nước ta có khí hậu nhiệt đới gió mùa, mùa hè tương đối nóng nực và có độ ẩm khá cao Cùng với sự phát triển của đất nước đời sống nhân dân ngày một cải thiện và nâng cao, do đó nhu cầu về việc tạo ra điều kiện vi khí hậu thích hợp cho con người ở các công sở, văn phòng, xí nghiệp và nhà ở của nhân dân vv đã trở nên rất cấp thiết

Hiện nay hầu hết các cơ quan, xí nghiệp, công sở đều sử dụng các hệ thống điều hoà không khí từ công suất nhỏ, trung bình, lớn và rất lớn Có thể nói thiết bị điều hoà không khí đã trở thành một thiết bị quan trọng hằng ngày mọi người tiếp xúc và sử dụng Mục đích của việc điều hoà không khí là tạo ra môi trường vi khí hậu thích hợp cho điều kiện sinh lý của con người và nâng cao độ tin cậy hoạt động của các trang thiết bị công nghệ

Với đề tài “Thiết kế hệ thống Điều hòa không khí và Thông gió cho toà nhà trụ sở Vietcombank Nam Định” sau khi tìm hiểu và tiến hành làm đồ án, cùng với sự hướng dẫn tận tình về đề tài này đã đem lại cho em những kiến thức bổ ích và kinh nghiệm cho công việc tương lai sau này

Trong suốt quá trình làm đồ án với sự nổ lực của bản thân cùng với sự hướng dẫn tận tình của thầy: ThS.Phạm Thế Văn cùng các thầy cô khác trong khoa, đến nay đồ án của em đã được hoàn thành Trong cuốn thuyết minh này em đã cố gắng trình bày một cách trọn vẹn và mạch lạc từ đầu đến cuối tuy nhiên vẫn còn vài sai sót, lại một phần do kiến thức còn hạn chế và tài liệu không đầy đủ nên không tránh khỏi Vì vậy em mong muốn có được sự chỉ bảo quý báu của các thầy và cô Em xin chân thành cảm ơn!

Hà Nội, tháng 07 năm 2023

Sinh viên thực hiện

MỤC LỤC

CHƯƠNG 1 GIỚI THIỆU CÔNG TRÌNH : 1

1.1Giới thiệu về công trình : 1

1.2Ý NGHĨA VIỆC LẮP ĐẶT ĐIỀU HÒA 1

1.3GIỚI THIỆU VỀ HỆ THỐNG ĐIỀU HÒA KHÔNG KHÍ : 2

1.3.1 Khái niệm về điều hoà không khí: 2

CHƯƠNG 2 TÍNH TOÁN CÂN BẰNG NHIỆT ẨM 14

2.1Tổng quát 14

2.2Cơ sở tính nhiệt hiện thừa và nhiệt ẩn thừa 15

Nhiệt hiện bức xạ qua kính Q11 15

Nhiệt hiện truyền qua mái bằng bức xạ và do t: Q21 17

Nhiệt hiện truyền qua vách Q22 17

Nhiệt hiện truyền qua nền Q23 20

Nhiệt hiện do đèn chiếu sáng Q31 20

Nhiệt hiện tỏa do máy móc Q32 21

Nhiệt hiện và ẩn do người tỏa Q4 22

Nhiệt hiện và ẩn do gió tươi mang vào QhN và QâN 23

Nhiệt hiện và ẩn do gió lọt Q5h và Q5â 24

2.3Tổng nhiệt tính toán cho công trình 26

2.4Kiểm tra đọng sương 33

CHƯƠNG 3 LẬP SƠ ĐỒ ĐIỀU HÒA KHÔNG KHÍ 35

3.1Sơ đồ và các bước tính 35

3.2Hệ số nhiệt hiện phòng RSHF (Room Sensible Heat Factor) εhf 39

3.3Hệ số nhiệt hiện tổng GSHF (grand sensible heat factor) εht 39

3.4Hệ số đi vòng (bypass factor) εBF 40

3.5Hệ số nhiệt hiệu dụng ESHF (Effective Sensible Heat Factor) hef 40

3.6Nhiệt độ đọng sương của thiết bị 41

3.7Xác định lưu lượng không khí 41

3.8Nhiệt độ không khí sau dàn lạnh 42

CHƯƠNG 4 CHỌN MÁY VÀ THIẾT BỊ CHO HỆ THỐNG ĐIỀU HÒA KHÔNG KHÍ 45

4.1Hệ thống điều hòa VRV 45

4.2Tính chọn dàn lạnh 45

Chọn kiểu dàn lạnh 45

Chọn dàn lạnh 46

CHƯƠNG 5 TÍNH TOÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐƯỜNG ỐNG GIÓ 54

5.1Phương pháp thiết kế ống gió 54

5.2Chọn miệng gió cấp, gió hồi, gió tươi 55

5.3Tính toán đường ống gió 57

PHƯƠNG ÁN LẮP ĐẶT HỆ THỐNG ĐIỀU HÒA KHÔNG KHÍ 63

6.1 LẮP ĐẶT DÀN NÓNG MÁY ĐIỀU HÒA KHÔNG KHÍ: 63

6.2 LẮP ĐẶT DÀN LẠNH MÁY ĐIỀU HÒA KHÔNG KHÍ: 63

6.3 LẮP ĐẶT HỆ THỐNG ĐƯỜNG ỐNG: 63

TÀI LIỆU THAM KHẢO 69

DANH MỤC BẢNG

Bảng 1.1 Các thông số về diện tích và chiều cao(Từ tầng 1 đến tầng 6 ) 1

Bảng 1.2: Bảng thông số tính toán trong nhà và ngoài trời 13

Bảng 2.2: Bảng giá trị nhiệt bức xạ mặt trời qua kính theo các hướng nắng 16

Bảng 2.3: Nhiệt hiện bức xạ qua kính Q11 của tầng 1 17

Bảng 2.4: Nhiệt truyền qua kính ( tầng 1) 19

Bảng 2.5: Nhiệt truyền qua tường( tầng 1) 19

Bảng 2.6: Nhiệt truyền qua cửa( tầng 1) 20

Bảng 2.7: Nhiệt hiện do đèn chiếu sáng( tầng 1) Q31 21

Bảng 2.8: Công suất thiết bị điện tử 22

Bảng 2.9: Nhiệt hiện tỏa do máy móc( tầng 1) Q32 22

Bảng 2.10 : Nhiệt hiện và ẩn do người tỏa( tầng 1) Q4 23

Bảng 2.11: Nhiệt hiện và ẩn do gió tươi mang vào( tầng 1) QhN và QâN 24

Bảng 2.12: Bảng tra hệ số kinh nghiệm theo thể tích phòng 25

Bảng 2.13: Bảng tra thông số lượng không khí lọt mỗi lần mở cửa 25

Bảng 2.14: Nhiệt hiện và ẩn ( tầng 1) do gió lọt Q5h và Q5â 26

Bảng 2.15: Tổng nhiệt tính toán cho công trình 26

Bảng 2.16: Nhiệt hiện bức xạ qua kính Q11 27

Bảng 2.17: Nhiệt hiện truyền qua vách Q22 28

Bảng 2.18: Nhiệt hiện do đèn chiếu sáng Q31 29

Bảng 2.19: Nhiệt hiện tỏa do máy móc Q32 30

Bảng 2.20: Nhiệt hiện và ẩn do người tỏa Q4 31

Bảng 2.21: Nhiệt hiện và ẩn do gió tươi mang vào QhN và QÂn 32

Bảng 2.22: Nhiệt hiện và ẩn do gió lọt Q5h và Q5â 33

DANH MỤC HÌNH ẢNH

Hình 1.1 (a,b,c): khoảng cách giữa dàn nóng,dàn lạnh và sơ đồ nguyên lý VRV 5

Hình 1 2: Sơ đồ nguyên lý của Water Chiller 7

Hình 2.1: sơ đồ tính các nguồn nhiệt hiển và ẩn theo phương pháp Carrier 14

Hình 3.1: Sơ đồ nguyên lý và đồ thị Sơ đồ thẳng 36

Hình 3.2 Sơ đồ nguyên lý và đồ thị của Sơ đồ tuần hoàn không khí một cấp 37

Hình 3.3 : Sơ đồ nguyên lý và đồ thị của Sơ đồ tuần hoàn không khí hai cấp 38

Hình 4.1 Năng suất lạnh tra theo catalogue 48

Hình 4.2 Bảng hệ số tổn thất nhiệt theo nhiệt độ môi trường 48

Hình 4.3: Đồ thị biểu thị hệ số điều chỉnh năng suất cho chiều dài đường ống và mức chênh lệch 49

Hình 5.1: model của quạt 62

Hình 6.1: Treo đỡ đường ống gió: 65

CHƯƠNG 1 GIỚI THIỆU CÔNG TRÌNH : 1.1 Giới thiệu về công trình :

Tên đơn vị: Ngân hàng Vietcombank Nam Định

Địa chỉ: Số 629 Trần Hưng Đạo, Phường Lộc Vượng, Thành Phố Nam Định, Tỉnh Nam Định

Diện tích : 850𝑚2

Kết cấu tòa nhà : gồm 7 tầng và 1 mái

Tầng mái là nơi đặt các thiết bị quạt thông gió, điều hòa cho công trình Bản vẽ mặt bằng của công trình : Xem ở phần danh mục bản vẽ

Cấu trúc chính của công trình :

Bảng 1.1 Các thông số về diện tích và chiều cao(Từ tầng 1 đến tầng 6 )

1.2 Ý NGHĨA VIỆC LẮP ĐẶT ĐIỀU HÒA

Việt Nam là một nước nằm trong vùng khí hậu nhiệt đới nóng và ẩm Vì vậy, vào mùa hè rất oi bức lại thêm môi trường không khí không được trong sạch Việc lắp đặt hệ thống điều hòa tại công trình là một điều kiện tất yếu khi nơi đây tập trung nhiều người, họ cần một môi trường trong sạch để hít thở không khí

1.3 GIỚI THIỆU VỀ HỆ THỐNG ĐIỀU HÒA KHÔNG KHÍ :

1.3.1 Khái niệm về điều hoà không khí:

Điều hoà không khí là một nghành khoa học nghiên cứu các phương pháp, công nghệ và thiết bị để tạo ra một môi trường không khí phù hợp với công nghệ sản xuất, chế biến hoặc tiện nghi đối với con người Ngoài nhiệm vụ duy trì nhiệt độ trong không gian cần điều hoà ở mức yêu cầu, hệ thống điều hoà không khí còn phải giữ độ không khí trong không gian đó ổn định ở một mức qui định nào đó Bên cạnh đó, cần phải chú ý đến vấn đề bảo vệ độ trong sạch của không khí, khống chế độ ồn và sự lưu thông hợp lí của dòng không khí

1.3.2 Ảnh hưởng của trạng thái không khí tới con người:

Độ trong sạch và nồng độ chất độc hại, độ ồn Các đại lượng trên của không khí sẽ tác động tới con người và qui trình công nghệ sản xuất

1.3.2.1 Ảnh hưởng của nhiệt độ:

Nhiệt độ bên trong cơ thể con người luôn giữ ở 370C Để có được nhiệt độ này người luôn sản sinh ra nhiệt lượng Trong bất kỳ hoàn cảnh nào con người sản sinh ra lượng nhiệt nhiều hơn lượng nhiệt cơ thể cần để duy trì ở 370C Vậy lượng nhiệt dư thừa này cần phải thải vào môi trường không khí xung quanh từ bề mặt bên ngoài cơ thể người bằng 2 phương thức truyền nhiệt: đối lưu, bức xạ Qua nghiên cứu thấy rằng con người thấy thoả mái dễ chịu khi sống trong môi trường không khí có nhiệt độ tkk = 22 ÷ 270C

1.3.2.2 Ảnh hưởng của độ ẩm tương đối:

Độ ẩm tương đối của không khí φ được tính bằng %, không khí chưa bão hoà φ <100%, không khí bão hoà φ = 100% Độ ẩm tương đối của không khí là yếu tố quyết định tới lượng nhiệt ẩn bay hơi qa từ cơ thể người vào không khí Qua nghiên cứu ta thấy con người sẽ cảm thấy dễ chịu khi sống trong môi trường không khí có độ ẩm tương đối φ = 60 ÷ 75%

1.3.2.3 Ảnh hưởng của tốc độ không khí:

Ta biết rằng khi tốc độ không khí tăng, lượng nhiệt toả ra từ cơ thể bằng đối lưu và bằng bay hơi đều tăng và ngược lại Qua nghiên cứu ta thấy con người sẽ

cảm thấy dễ chịu khi tốc độ không khí xung quanh khoảng 0,25m/s

1.3.2.4 Nồng độ các chất độc hại

Khi trong không khí có các chất độc hại chiếm một tỷ lệ lớn thì nó sẽ có ảnh hưởng đến sức khỏe con người Mức độ tác hại của mỗi một chất tùy thuộc vào bản chất chất khí, nồng độ của nó trong không khí, thời gian tiếp xúc của con người, tình trạng sức khỏe vv

Các chất độc hại bao gồm các chất chủ yếu sau: Bụi, khí CO2, SO2, NH3, Clo …

Tuy các chất độc hại có nhiều nhưng trên thực tế trong các công trình dân dụng chất độc hại phổ biến nhất đó là khí CO2 do con người thải ra trong quá trình hô hấp Vì thế trong kỹ thuật điều hoà người ta chủ yếu quan tâm đến nồng độ CO2

1.3.2.5 Độ ồn:

Người ta phát hiện ra rằng khi con người làm việc lâu dài trong khu vực có độ ồn cao thì lâu ngày cơ thể sẽ suy sụp, có thể gây một số bệnh như: stress, bồn chồn và gây các rối loạn gián tiếp khác Độ ồn tác động nhiều đến hệ thần kinh Mặt khác khi độ ồn lớn có thể làm ảnh hưởng đến mức độ tập trung vào công việc hoặc đơn giản hơn là gây sự khó chịu cho con người

Vì vậy độ ồn là một tiêu chuẩn quan trọng không thể bỏ qua khi thiết kế một hệ thống điều hòa không khí

1.3.3 Phân loại hệ thống điều hoà không khí:

Có nhiều cách phân loại hệ thống điều hoà không khí, ở đây chủ yếu sẽ trình bày 2 cách phân loại hay dùng:

- Phân loại theo quá trình truyền nhiệt giữa không khí và môi chất lạnh trong dàn bốc hơi của máy lạnh: hệ thống điều hoà làm lạnh trực tiếp (không qua chất tải lạnh như nước), hệ thống điều hoà làm lạnh gián tiếp (qua chất tải lạnh trung gian như nước)

- Phân loại theo cách cung cấp không khí lạnh đã qua xử lý cho không gian cần điều hoà; hệ thống điều hoà trung tâm, hệ thống điều hoà phân tán, hệ thống

điều hòa cục bộ

1.3.3.1 Hệ thống điều hoà không khí trực tiếp:

- Hệ thống điều hoà không khí trực tiếp là hệ trong đó không khí trong phòng được làm lạnh trực tiếp bằng dàn bốc hơi (dàn lạnh) của máy lạnh Dàn bốc hơi có thể đặt ngay trong phòng cần điều hoà (hệ thống điều hoà cục bộ ) hoặc dàn bốc hơi được đặt ngoài phòng điều hoà cùng với đường ống dẫn không khí (hệ thống điều hoà phân tán hoặc trung tâm), ở đây có thể sử dụng các loại máy điều hoà:

- Máy điều hoà cửa sổ: tất cả các bộ phận của máy điều hòa đặt trong vỏ máy Ưu điểm: gọn, dễ lắp đặt Nhược điểm là phải đục tường đặt máy nên mất mỹ quan, máy có năng suất lạnh nhỏ

- Máy điều hoà tách rời: gồm 2 cụm dàn nóng và dàn lạnh được bố trí tách rời nhau Nối liên kết giữa 2 cụm là các ống đồng dẫn gas và dây điện điều khiển Theo đó, máy nén của loại máy lạnh này thường đặt ở bên trong cụm dàn nóng và điều khiển làm việc của máy từ dàn lạnh thông qua bộ điều khiển có dây hoặc điều khiển từ xa.

- Máy điều hoà dạng tủ hai khối: một khối trong nhà (khối lạnh) có thể đặt đứng hoặc treo, môt khối ngoài trời (khối nóng) Loại máy này có năng suất lạnh vừa và nhỏ

- Máy điều hoà VRV: Về cấu tạo máy VRV giống như máy loại tách rời nghĩa là gồm hai mảng: mảng ngoài trời và mảng trong nhà (gồm nhiều khối trong có dàn bốc hơi và quạt) Sự khác nhau giữa VRV và dạng tách rời: với VRV chiều dài và chiều cao giữa khối ngoài trời và trong nhà cho phép rất lớn (100m chiều dài lớn nhất giữa dàn nóng và dàn lạnh )

Vì vậy khối ngoài trời có thể đặt trên nóc nhà cao tầng để tiết kiệm không gian và điều kiện làm mát giàn ngưng bằng không khí tốt hơn Ngoài ra máy điều

hoà VRV có ưu việt là khả năng lớn trong việc thay đổi công suất lạnh bằng việc thay đổi tần số điện cấp cho máy nén, nên tốc độ quay của máy nén thay đổi và lưu lượng môi chất lạnh cũng thay đổi Nhược điểm là ống dẫn môi chất dài nên khó kiểm tra rò rỉ và cần lượng môi chất lạnh nạp vào máy nhiều hơn

Các loại máy điều hoà kể trên có đặt điểm chung: Không khí trong phòng nhờ quạt trong khối lạnh được hút vào và qua dàn lạnh lại thổi vào phòng Nghĩa là khi cửa của phòng đóng kín, sẽ không có không khí tươi ở ngoài phòng vào cho nên người ta chỉ dùng loại máy điều hoà trong hệ thống trực tiếp này cho không gian cần điều hoà không có nhiều người (phòng làm việc, phòng ngủ )

- Máy điều hoà nguyên cụm: Máy được đặt ngoài phòng cần điều hoà, có loại không cần đường dẫn không khí lạnh và các miệng thổi Ưu điểm: Ngoài việc hút không khí trong phòng điều hoà còn hút một lượng không khí tươi ngoài trời rồi đi qua dàn lạnh thổi vào phòng (hệ thống điều hoà phân tán hoặc trung tâm) Nhược đểm là đường ống gió cồng kềnh và có khả năng lan truyền hoả hoạn nhanh Việc làm mát thiết bị ngưng tụ có thể bằng không khí hoặc bằng nước Khi làm mát bằng nước máy phải kết hợp với tháp làm mát bằng nước Loại máy điều hoà nguyên cụm thường có năng suất lạnh vừa và lớn

1.3.3.2 Hệ thống điều hoà không khí gián tiếp:

Hệ thống điều hòa không khí kiểu làm lạnh bằng nước là hệ thống trong đó cụm máy lạnh không trực tiếp xử lý không khí mà làm lạnh nước đến khoảng 7oC Sau đó nước được dẫn theo đường ống có bọc cách nhiệt đến các dàn trao đổi nhiệt gọi là các FCU và AHU để xử lý nhiệt ẩm không khí Như vậy trong hệ thống này nước sử dụng làm chất tải lạnh

Hệ thống gồm các thiết bị chính sau : - Cụm máy lạnh Chiller

- Tháp giải nhiệt đối với máy chiller giải nhiệt bằng nước - Bơm nước giải nhiệt

- Bơm nước lạnh tuần hoàn

- Bình giãn nở và cấp nước bổ sung - Hệ thống xử lý nước

- Các dàn lạnh FCU và AHU

a Hệ thống điều hoà không khí gián tiếp kín:

Hình 1.3 Sơ đồ nguyên lý hệ thống điều hoà không khí gián tiếp kín, ở đây nước lạnh từ bình bốc hơi của máy lạnh (máy sản xuất nước lạnh Water Chiller) chuyển động dẫn tới AHU (đặt ngoài phòng điều hoà) hoặc FCU (đặt trong phòng điều hoà cùng với quạt) để làm lạnh không khí rồi nước lại quay lại bình bốc hơi của máy lạnh Vậy nước lạnh thực hiện vòng tuần hoàn mà không tiếp xúc với không khí ngoài trời nên gọi là hệ điều hoà không khí gián tiếp kín (hệ điều hoà nước lạnh kín)

Hình 1 2: Sơ đồ nguyên lý của Water Chiller

Trong hệ thống điều hoà không khí gián tiếp có đường ống dẫn không khí người ta hay sử dụng biện pháp thay đổi lưu lượng không khí lạnh để điều chỉnh phụ tải năng suất lạnh cho phù hợp với yêu cầu sử dụng

+ Ưu điểm của điều hoà gián tiếp kín với AHU: Có đưa một lượng không khí tươi từ ngoài trời vào nên không khí trong không gian điều hoà trong sạch hơn Vì vậy hệ điều hoà với AHU này nên dùng để điều hoà cho phòng đông người hoạt động (phòng họp, phòng ăn, )

+ Nhược điểm: Cần thêm đường ống dẫn không khí, một phòng đặt AHU, hệ thống ống gió cồng kềnh

Khi cần sưởi ấm về mùa đông, ta cho máy lạnh ngưng hoạt động và thiết bị cung cấp nước nóng hoặc hơi nước sẽ đi vào AHU để đốt nóng không khí Hoặc khi sử dụng máy lạnh hai chiều lúc này nước nóng sẽ cung cấp cho AHU, FCU

Trong hệ thống điều hoà không khí gián tiếp kín với việc sử dụng FCU (gồm dàn ống có cánh và quạt) ta thấy vì FCU đặt ngay trong phòng nên không có hệ thống ống dẫn không khí, đó là ưu điểm Nhưng ngược lại là không chủ động được đưa một lượng không khí tươi từ ngoài trời vào phòng nên độ trong sạch không khí trong phòng giảm Vì lý do này chỉ nên dùng FCU cho phòng điều hoà có ít người hoạt động (phòng ngủ, phòng làm việc ) Nếu một công trình cần điều hoà cho cả phòng đông người và phòng ít người thì nên sử dụng hệ thống điều hoà không khí gián tiếp kín với cả AHU và FCU

Hệ thống ống nước:

+ Ưu điểm của việc sử dụng ống nước so với việc dùng ống dẫn không khí: Đạt được mỹ quan của công trình vì ống nước nhỏ Hơn nửa hệ thống điều hoà với ống nước lạnh không bị lây lan, hoả hoạn như trong đường ống có dẫn không khí khi có hoả hoạn xảy ra

+ Nhược điểm của hệ thống ống nước: Trở lực trên các đường ống dẫn tới các FCU lớn, để khắc phục người ta dùng một hệ thống nước cấp nhưng với hai ống nước hồi, với cách này trở lực của nước qua các FCU sẽ đồng đều vì chiều dài đường nước đi từ máy lạnh qua các FCU và về máy lạnh sẽ tương đối bằng nhau nên lượng nước cung cấp cho các FCU cũng đồng đều

b Hệ thống điều hoà gián tiếp hở:

Ở đây nước lạnh được làm lạnh trong bình bốc hơi của máy lạnh (WC-water chiller) rồi phun trong buồng phun để làm lạnh không khí rồi được bơm hút về máy lạnh Như vậy nước lạnh thực hiện vòng tuần hoàn hở có tiếp xúc với không khí nên ở đây gọi là hệ điều hoà không khí gián tiếp hở Không khí lạnh tạo ra nhờ quạt đưa vào không gian cần điều hoà, không khí hồi từ không gian điều hoà

nhờ quạt hồi đưa vào buồng hỗn hợp với không khí tươi lấy từ ngoài trời

+ Ưu điểm: Có khả năng tạo ra không khí lạnh hoặc nóng có độ chứa hơi cao, vì vậy loại này thường dùng cho các phân xưởng sản xuất

+ Nhược điểm: Cấu tạo buồng phun phức tạp hơn AHU, FCU

1.3.3.3 Hệ thống điều hoà không khí trung tâm, phân tán, cục bộ: a Hệ thống điều hoà trung tâm:

Hệ thống điều hoà trung tâm là hệ thống trong đó chỉ có một bộ phận xử lý không khí để tạo ra một dòng không khí lạnh chung cung cấp cho nhiều không gian cần điều hoà Hình 1.4: không khí tươi từ ngoài trời hút vào 1 cùng với không khí tái tuần hoàn được hoà trộn trong buồng hoà trộn sau đó không khí được xử lý trong xử lý 3 tạo ra không khí lạnh rồi nhờ quạt 4 cùng hệ thống ống dẫn không khí 5 thổi vào phòng 7 qua các miệng thổi 6 Không khí trong phòng điều hoà nhờ quạt hồi 11 hút qua miệng thải 8 và đường ống hồi 9, phin lọc bụi 10 một phần thải ra ngoài qua cửa thải 12, phần còn lại vào buồng hoà trộn 2

+ Ưu điểm của hệ trung tâm: Chỉ cần một bộ phận xử lý không khí cho nhiều phòng điều hoà nên giá thành thiết bị giảm, tiết kiệm được mặt bằng bố trí máy

+ Nhược điểm: Chỉ tạo ra một dòng không khí có cùng trạng thái nên không đáp ứng được nhiều yêu cầu khác nhau của các phòng cần điều hoà, hệ thống có đường ống dẫn không khí dài và liên thông với nhau, nên tiêu phí nhiều vật liệu chế tạo ống cùng năng lượng cho quạt và có nguy cơ lây lan hoả hoạn cao

(a)

Hình 1.3(a,b) : Hệ thống điều hoà không khí trung tâm

1 Cửa lấy gió 2 Buồng hòa trộn 3 thiết bị xử lý không khí 4 quạt cấp gió lạnh

5 Đường ống gió lạnh cấp vào phòng 6 Miệng thổi 7 phòng ở

8 Miệng hút 9.Đường gió hồi 10 Thiết bị lọc bụi 11 Quạt hút 12.Cửa thải gió

b Hệ thống điều hoà phân tán:

Hệ thống điều hoà phân tán: Trong đó chỉ có một bộ phận xử lý không khí (nóng, lạnh) tạo ra một dòng không khí cho một không gian cần điều hoà

+ Ưu điểm: không khí xử lý đúng yêu cầu của từng không gian cần điều hoà, hệ thống đường ống không khí riêng biệt cho mỗi không gian điều hoà, nên ít có nguy cơ lây lan hoả hoạn

+ Nhược điểm: mỗi nơi điều hoà cần một hệ thống riêng nên chi phí đầu tư lớn, cần mặt bằng đặt và nhiều thiết bị

c Hệ thống điều hoà cục bộ:

Hệ thống điều hoà cục bộ: Hệ thống chỉ có tác dụng trong một không gian hẹp và không được làm lạnh trực tiếp ngay tại không gian cần điều hoà

1.4 LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN ĐIỀU HÒA CHO CÔNG TRÌNH:

Qua việc phân tích đặc điểm của từng loại hệ thống điều hòa không khí, ta nhận thấy rằng hệ thống điều hòa không khí VRV đáp ứng được những yêu cầu của công trính nên ta chọn hệ thống VRV cho CT phòng học kết hợp với văn phòng

Cơ sở chọn:

- Một dàn nóng cho phép lắp đặt với nhiều dàn lạnh với nhiều công suất khác nhau

- Tổng năng suất lạnh của các dàn lạnh (Indoor Unit) cho phép thay đổi trong khoảng lớn ( 50 ÷ 130) % công suất lạnh của các dàn nóng (Outdoor Unit)

- Thay đổi công suất lạnh dễ dàng nhờ thay đổi lưu lượng môi chất tuần hoàn trong hệ thống thông qua thay đổi tốc độ quay của bộ biến tần

- Công trình là tòa nhà có nhiều phòng nên mỗi phòng hoạt động độc lập nhau, nên việc lắp đặt VRV là rất phù hợp cho việc trả tiền điện cũng như tiết kiệm tối đa cho công trình khi các văn phòng không hoạt động cùng một lúc

- Mặt khác nhờ hệ thống đường ống gas có kích thước nhỏ nên phù hợp cho công trình cao tầng, đồng thời có hệ thống nối RefNet nên dễ dàng lắp đặt đường ống

Với những ưu điểm trên,chúng ta chọn VRV là hợp lý nhất

1.5 LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN ĐIỀU HÒA CHO CÔNG TRÌNH: 1.5.1 Chọn cấp điều hòa

Theo mục 4.2.2 TCVN 5687-2010, điều hòa không khí được chia làm 3 cấp: Cấp I với số giờ cho phép không đảm bảo chế độ nhiệt ẩm bên trong nhà là m = 35 h/năm, ứng với hệ số bảo đảm Kbđ = 0,996 - dùng cho hệ thống ĐHKK trong các công trình có công dụng đặc biệt quan trọng

Cấp II với số giờ cho phép không đảm bảo chế độ nhiệt ẩm bên trong nhà là m = 150 h/năm đến 200 h/năm, ứng với hệ số bảo đảm Kbđ = 0,983 đến 0,977 - dùng cho các hệ thống ĐHKK đảm bảo điều kiện tiện nghi nhiệt và điều kiện công nghệ trong các công trình có công dụng thông thường như công sở, cửa hàng, nhà văn hóa-nghệ thuật, nhà công nghiệp

Cấp III với số giờ cho phép không đảm bảo chế độ nhiệt ẩm bên trong nhà là m = 350 h/năm đến 400 h/năm, ứng với hệ số bảo đảm Kbđ = 0,960 đến 0,954 - dùng cho các hệ thống ĐHKK trong các công trình công nghiệp không đòi hỏi cao về chế độ nhiệt ẩm và khi TSTT bên trong nhà không thể đảm bảo được bằng

thông gió tự nhiên hay cơ khí thông thường không có xử lý nhiệt ẩm

Điều hòa không khí cấp III có hệ số đảm bảo thấp nhất tuy nhiên trên thực tế nó lại được sử dụng nhiều nhất do mức độ đầu tư ban đầu thấp nhất Hầu hết các công trình dân dụng như: điều hòa không khí khách sạn, văn phòng, siêu thị, hội trường, rạp hát, rạp chiếu bóng, nhà ở… với công trình này chỉ cần chọn điều hòa cấp III là hợp lý

Khái niệm về hệ số đảm bảo chỉ mang tính tương đối và không rõ ràng Chọn mức độ quan trọng là theo yêu cầu của khách hàng và điều kiện thực tế của công trình Tuy nhiên người ta thường chọn hệ thống điều hòa không khí cấp III cho hầu hết các hệ thống điều hòa trên thực tế

1.5.2 Lựa chọn thông số tính toán bên trong

Thông số tính toán bên trong được chọn theo tiêu chuẩn Việt Nam TCVN 5687-2010, tùy thuộc vào trang thái nghỉ ngơi tĩnh hay động, mức lao động nhẹ hay nặng

Do các hoạt động ở ngân hàng có thể coi là trạng thái lao động vừa, tra bảng A.1 [2, tr.25] ta lựa chọn được các thông số tính toán vào mùa hè như sau:

+ Nhiệt độ không khí tT1 = 25oC + Độ ẩm không khí φT1 = 60%

1.5.3 Lựa chọn thông số tính toán bên ngoài

Thông số tính toán bên ngoài dùng để thiết kế điều hòa không khí theo số giờ cho phép không đảm bảo chế độ nhiệt ẩm bên trong nhà (cấp điều hòa)

Tra bảng 1.9[TL1] thông số tính toán bên ngoài theo số giờ không đảm bảo là m=400h/năm tại Nam Định ta có:

+ Nhiệt độ không khí tN = 35,1oC + Độ ẩm không khí φN = 57,2%

Tra đồ thị I - d, thông số tính toán được trình bày trong bảng:

Bảng 1.2: Bảng thông số tính toán trong nhà và ngoài trời

CHƯƠNG 2 TÍNH TOÁN CÂN BẰNG NHIỆT ẨM 2.1 Tổng quát

Có nhiều phương pháp tính cân bằng nhiệt ẩm khác nhau để xác định năng suất lạnh yêu cầu nhưng trên thực tế thường dùng theo hai phương pháp sau:

+ Tính theo phương pháp truyền thống (hệ số nhiệt ẩm thừa) + Tính theo phương pháp Carrier

Hai phương pháp này chỉ khác nhau ở cách xác định năng suất lạnh Qo mùa hè và năng suất sưởi Qs mùa đông bằng cách tính riêng tổng nhiệt hiện thừa Qht

và nhiệt ẩn thừa Qat của mọi nguồn nhiệt toả ra và thẩm thấu tác động vào phòng điều hoà Phương pháp truyền thống được sử dụng nhiều ở giai đoạn trước, tuy nhiên khi mà tính toán cân bằng nhiệt đang sử dụng hầu hết bằng các phần mềm như Heatload, TRACE 700,… như hiện nay thì phương pháp Carrier lại là phương pháp chính mà các phần mềm đang sử dụng Ở đây, em chọn phương pháp Carrier để tính cân bằng nhiệt ẩm cho công trình

Phương pháp tính tải lạnh Carrier chỉ khác phương pháp truyền thống ở cách xác định năng suất lạnh Qo mùa hè và năng suất lạnh mùa đông bằng cách tính riêng tổng nhiệt hiện thừa Qht và nhiệt ẩn thừa Qat của mọi nguồn nhiệt tỏa và thẩm thấu tác động vào phòng điều hòa:

𝑄0 = 𝑄𝑡 = ∑ 𝑄ℎ𝑡 + ∑ 𝑄𝑎𝑡 (𝑊)

Hình 2.1: Sơ đồ tính các nguồn nhiệt hiển và ẩn theo phương pháp Carrier

2.2 Cơ sở tính nhiệt hiện thừa và nhiệt ẩn thừa Nhiệt hiện bức xạ qua kính Q11

Theo [1, tr.123] ta có nhiệt bức xạ qua kính 𝑄11 = 𝑛𝑡⋅ 𝑄11′ (𝑊) Trong đó: 𝑛𝑡 – hệ số tác dụng tức thời

Hệ thống điều hòa hoạt động trong các giờ có nắng, giả sử gs = 500 kg/m2 sàn, ta chọn theo bảng 4.6 [1, tr 134] với bức xạ mặt trời qua cửa kính có màn che ta có:

Bảng 2.1: Bảng hệ số tác dụng tức thời theo các hướng nắng

Đông Tây Nam Bắc

F – diện tích bề mặt kính cửa sổ có khung thép, m2,nếu là khung gỗ lấy bằng 0,85F Ta có diện tích F là tích của chiều cao trần giả với độ rộng của kính

RT – nhiệt bức xạ mặt trời qua kính vào trong phòng, W/m2 Giá trị RT phụ thuộc vào vĩ độ, tháng, hướng của kính, cửa sổ, giờ trong ngày và độ cao bằng mực nước biển (H=0) Ở đây ta lấy góc tới trung bình tia tới là 30o, tốc độ gió mặt ngoài kính là 2,5 m/s, mặt trong kính 1 m/s

Do hệ thống điểu hòa hoạt động suốt các giờ có nắng nên ta có thể lấy giá trị RT=RTmax Nam Định có vĩ độ là 20° 25’ 12” N, ta có thể lấy gần đúng theo vĩ độ 20o

Tra bảng 4.2 [1, tr.131] ta có

Bảng 2.2: Bảng giá trị nhiệt bức xạ mặt trời qua kính theo các hướng nắng

RT, W/m2 476.58 476.58 230.5 38.917

𝜀𝑐 – hệ số ảnh hưởng của độ cao so với mặt nước biển 𝜀𝑐 = 1 + 𝐻

1000⋅ 0,023 = 1.0023

𝜀ⅆ𝑠 – hệ số kể đến ảnh hưởng của độ chênh giữa nhiệt độ đọng sương của không khí quan sát so với nhiệt độ đọng sương của không khí ở trên mặt nước

𝜀𝑚𝑚 – hệ số ảnh hưởng của mây mù khi trời không mây 𝜀𝑚𝑚 =0.85, khi trời có mây 𝜀𝑚𝑚 = 0,85 Ở đây ta lấy theo giá trị lớn nhất 𝜀𝑚𝑚 = 1

𝜀𝑘ℎ - hệ số ảnh hưởng của khung, khung gỗ lấy 𝜀𝑘ℎ = 1, khung kim loại lấy 𝜀𝑘ℎ = 1,17 Công trình có khung là kim loại nên ta lấy 𝜀𝑘ℎ = 1,17

𝜀𝑚 – hệ số kính, phụ thuộc vào màu sắc và kiểu loại kính khác với kính cơ bản Tra theo bảng 4.3 [1,tr 131] với kính cơ bản ta có 𝜀𝑚 = 1

𝜀𝑇 – hệ số mặt trời, kể đến ảnh hưởng của kính cơ bản khi có màn che bên trong kính Tra theo bảng 4.4 [1, tr.132] với mành màu sáng ta có 𝜀𝑇 = 0,56

Ta có kết quả trong bảng sau:

Bảng 2.3: Nhiệt hiện bức xạ qua kính Q11 của tầng 1

Nhiệt hiện truyền qua mái bằng bức xạ và do t: Q21

Do công trình có tầng mái trên tầng thượng nên có không gian bên trên không tiếp xúc trực tiếp với nắng ta có: t = 0 => Q21=0

Nhiệt hiện truyền qua vách Q22

Nhiệt truyền qua vách Q22 gồm 2 thành phần:

- Do chênh lệch nhiệt độ giữa ngoài trời và trong nhà

+ Tường tiếp xúc trực tiếp với không khí bên ngoài: ∆𝑡 = 𝑡𝑁 − 𝑡𝑇=35,2 – 25 = 10,2oC

+ Tường tiếp xúc với không gian có điều hòa: ∆𝑡 = 0

+ Tường tiếp xúc với không gian đệm, các phòng không điều hòa: ∆𝑡đệ𝑚 = 0,7 (𝑡𝑁 − 𝑡𝑇)

Đối với phòng trong nhà: t = 0,7.(35,2-27)= 7,14oC

Nhiệt truyền qua vách tính theo công thức

𝑄22 = 𝑘𝑖𝐹𝑖∆𝑡 = 𝑄22𝑡 + 𝑄22𝑐 + 𝑄22𝑘 (𝑊) Trong đó

Q22t, Q22c, Q22k – nhiệt truyền qua tường, cửa ra vào, cửa sổ, W ki – hệ số truyền nhiệt tương ứng của tường, cửa, kính, W/m2K Fi – diện tích tường, cửa, kính tương ứng, m2

a) Nhiệt truyền qua tường

𝑄22𝑡 = 𝑘 𝐹 ∆𝑡 (𝑊) Trong đó:

F – diện tích tường, m2;

∆t = (tN – tT) – hiệu nhiệt độ trong và ngoài, K; k – hệ số truyền nhiệt qua tường, W/m2K;

Hệ số truyền nhiệt của tường xác định bằng biểu thức

𝛼𝑁 = 20 W/m2K – hệ số tỏa nhiệt phía ngoài tường khi tiếp xúc trực tiếp với không khí bên ngoài, 𝛼𝑁 = 10 W/m2K khi tiếp xúc gián tiếp với không khí bên ngoài;

𝛼𝑇 = 10 W/m2K – hệ số tỏa nhiệt phía trong nhà;

i – độ dày lớp vật liệu thứ i của cấu trúc tường, m

b) Nhiệt truyền qua cửa ra vào

𝑄22𝑐 = 𝑘 𝐹 ∆𝑡 (𝑊) Trong đó:

F – diện tích cửa, m2;

∆t = (tN – tT) – hiệu nhiệt độ trong và ngoài nhà, K; k – hệ số truyền nhiệt qua cửa,W/m2K

Trong công trình này, cửa gỗ được sử dụng là loại có độ dày 40mm Tra theo bảng 4.12 [1] ta có k = 2,1 W/m2K

c) Nhiệt truyền qua kính cửa sổ

𝑄22𝑐 = 𝑘 𝐹 ∆𝑡 (𝑊) Trong đó:

F – diện tích kính, m2;

∆t = (tN – tT) – hiệu nhiệt độ trong và ngoài phòng, K; k – hệ số truyền nhiệt qua kính, W/m2K;

Tra theo bảng 4.13 [1] ta có hệ số truyền nhiệt kính đặt đứng 1 lớp dày

Bảng 2.5: Nhiệt truyền qua tường( tầng 1)

Tầng Tên phòng Diện tích tường (m2) Qt

Bảng 2.6: Nhiệt truyền qua cửa( tầng 1)

Nhiệt hiện truyền qua nền Q23

Nhiệt truyền qua nền được tính theo biểu thức : 𝑄23 = 𝑘 𝐹 ∆𝑡 (𝑊) Trong đó:

F – Diện tích sàn, m2

∆t – Độ chênh nhiệt độ bên ngoài và bên trong k – hệ số truyền nhiệt qua sàn hoặc nền W/m2K

+Các tầng nằm giữa các tầng điều hòa là nền bê tông dày 300 mm có lớp vữa dày 25mm Sàn giữa hai phòng có điều hòa nên:

Q23 = 0

Nhiệt hiện do đèn chiếu sáng Q31

Nhiệt hiện tỏa do đèn chiếu sáng được tính theo công thức: 𝑄32 = 𝑛𝑡 𝑛đ 𝑄 (𝑊)

Trong đó:

nt – hệ số tác dụng tức thời của đèn chiếu sáng

Công trình với phần phạm vi thiết kế có công năng sử dụng khoảng 10 giờ 1 ngày, chọn theo bảng 4.8[1], ta có nt = 0.87

nđ – hệ số tác dụng đồng thời, chỉ sử dụng cho các tòa nhà và công trình điều hòa không khí lớn, các công trình khác nđ=1

Đối với công sở nđ = 0,7÷0,85 Đối với nhà cao tầng, khách sạn nđ = 0,3÷0,5 Đối với cửa hang bách hóa nđ = 0,9÷1 Q – tổng nhiệt tỏa do chiếu sáng, W

Công trình sử dụng đèn huỳnh quang, ta có:

𝑄 = 1,25 𝑁 (𝑊)

Với N là tổng công suất ghi trên bóng đèn

Do chưa biết tổng công suất đèn nên ta lấy theo giá trị định hướng theo tiêu

Nhiệt hiện tỏa do máy móc Q32

Nhiệt toả ra từ máy móc trong phòng có thể như tivi, máy tính, thiết bị âm

kdt – hệ số tính đến làm việc đồng thời của động cơ Chọn kdt= 0,6

Bảng 2.8: Công suất thiết bị điện tử

Nhiệt hiện và ẩn do người tỏa Q4

a) Nhiệt hiện do người tỏa Q4h

Nhiệt hiện do người tỏa vào không gian điều hòa chủ yếu là đối lưu và bức xạ nhiệt, được xác định theo biểu thức:

𝑄4ℎ = 𝑛 𝑞ℎ , 𝑊 Trong đó:

n - số người trong không gian điều hòa, qh - Nhiệt hiện tỏa ra từ 1 người, W/người

b) Nhiệt ẩn do người tỏa Q4â

𝑄4â = 𝑛 𝑞𝑎 , 𝑊

Trong đó:

n - số người trong không gian điều hòa qa - nhiệt ẩn do 1 người tỏa ra, W/người

Ta có kết quả tổng hợp nhiệt hiện và ẩn do người tỏa:

Bảng 2.10 : Nhiệt hiện và ẩn do người tỏa( tầng 1) Q4

Nhiệt hiện và ẩn do gió tươi mang vào QhN và QâN

Phòng điều hòa luôn phải được cung cấp một lượng gió tươi để đảm bảo đủ oxy cần thiết cho người trong phòng, do gió tươi lấy từ ngoài trời N với trạng thái entanpy IN, nhiệt độ tN và ẩm dung dN lớn hơn không khí trong nhà do đó khi đưa vào phòng, gió tươi sẽ tỏa ra một lượng nhiệt hiện QhN và nhiệt ẩn QÂn

Ta có công thức tính nhiệt hiện và nhiệt ẩn do gió tươi mang vào: 𝑄𝑁 = 𝑄ℎ𝑁 + 𝑄𝑎𝑁 (𝑊)

𝑄ℎ𝑁 = 1,2 𝑛 𝑙(𝑡𝑁 − 𝑡𝑇) (𝑊) 𝑄𝑎𝑁 = 3 𝑛 𝑙(𝑑𝑁 − 𝑑𝑇) (𝑊)

Trong đó: tN; tT: Nhiệt độ không khí ngoài trời và trong phòng, 0C dN; dT: Dung ẩm không khí ngoài trời và trong phòng, g/kg

Thông số nhiệt độ và độ ẩm lấy theo bảng 2.1 n: Số người trong không gian điều hòa

l: Lượng khí tươi cần cho 1 người trong 1s

Nhiệt hiện và ẩn do gió lọt Q5h và Q5â

Không gian điều hòa được làm kín để chủ động kiểm soát lưu lượng gió tươi cấp cho phòng nhằm tiết kiệm năng lượng nhưng vẫn có hiện tượng rò lọt không khí qua khe cửa, cửa ra vào và khi mở cửa do người ra vào

Hiện tượng 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 và ẩn do gió lọt được xác định như sau:

𝑄5ℎ = 0,39 𝜉 𝑉 (𝑡𝑁 – 𝑡𝑇) (𝑊) 𝑄5𝑎 = 0,84 𝜉 𝑉 (𝑑𝑁 – 𝑑𝑇) Trong đó:

tN, tT – nhiệt độ của không khi ngoài trời và trong nhà, oC; dN, dT – dung ẩm của không khi ngoài trời và trong nhà, g/kg; V – thể tích phòng, m3;

ξ – hệ số kinh nghiệm, xác định theo bảng 4.20 [1]

Bảng 2.12: Bảng tra hệ số kinh nghiệm theo thể tích phòng

Thể tích phòng <500 500 1000 1500 2000 2500 >3000 Hệ số 0,7 0,6 0,55 0,5 0,42 0,4 0,35

Ở công trình này do diện tích các phòng đều nhỏ hơn 500m2 nên chọn ξ = 0,7 Do các khu dịch vụ có số người ra vào tương đối nhiều, cửa đóng mở nhiều lần, bổ sung thêm nhiệt hiện và nhiệt ẩn như sau: n: Số người qua cửa trong một giờ

Lc: Lượng không khí lọt mỗi một lần mở cửa, m3/ người, xác định theo

Bảng 2.16: Nhiệt hiện bức xạ qua kính Q11

Bảng 2.17: Nhiệt hiện truyền qua vách Q22

Bảng 2.18: Nhiệt hiện do đèn chiếu sáng Q31

Bảng 2.19: Nhiệt hiện tỏa do máy móc Q32

Bảng 2.20: Nhiệt hiện và ẩn do người tỏa Q4