SVTH: Khơng Minh Huấn Lớp TBĐ -ĐT4 K48 CHƯƠNG I : CƠ Sở Kỹ THUậT LạNH Và ĐIềU HòA KHÔNG KHí -- phân loại I- Điều hòa không khí. 1. Khái niệm về điều hòa - điều tiết không khí. Từ xa xa, con ngời đã có ý thức tạo ra môi trờng sống tốt hơn cho chính bản thân mình nh làm nhà để che ma, nắng đồng thời điều tiết không khí ở xung quanh để có đợc hơi ấm về mùa đông nhờ đốt lửa sởi và không gian thoáng đãng mát mẻ về mùa hè nhờ thông gió tự nhiên hay cỡng bức Cùng với sự phát triển của khoa học kỹ thuật và kinh tế, con ngời ngày càng ý thức đợc vai trò to lớn của ĐHKK trong đời sống và trong kỹ thuật kỹ thuật. Ngành ĐHKK hiện đại đã ra đời và phát triển không ngừng ngày càng đ- ợc hoàn thiện và có đóng góp không nhỏ vào việc tạo nên một vi môi trờng tiện nghi phục vụ cho các mục đích khác nhau. Từ đó ĐHKK không còn đơn thuần là giảm nhiệt độ không gian yêu cầu vào mùa hè mà ĐHKK còn phải làm tăng nhiệt độ vào mùa đông, hay nói cách khác là duy trì nhiệt độ trong không gian cần điều hòa ở mức yêu cầu mà ĐHKK còn phải giữ đợc độ ẩm trong không gian đó ổn định ở mức quy định nào đó. Bên cạnh đó còn phải quan tâm đến vấn đề đảm bảo độ trong sạch của không khí, khống chế độ ồn và sự lu thông hợp lí của dòng không khí. Vậy, ĐHKK là quá trình xử lí không khí trong phòng về nhiệt độ, độ ẩm, giảm thiểu lợng khí độc, xử lí độ ồn gây ra từ máy móc và từ các hoạt động của con ngời. 2. ứng dụng của điều hòa không khí. a. ứng dụng trong sinh hoạt. - Mối quan hệ giữa môi trờng và cơ thể con ngời. Hệ thống điều hòa không khí là phơng tiện tạo ra một môi trờng không khí phù hợp với các hoạt động của con ngòi. Nhng các môi trờng có các tiêu chuẩn tạo ra không thể phù hợp với tất cả mọi ngời . Vì đối với từng ngời, từng Thiết kế hệ thống điều hoà trung tâm cho nhà máy dệt 3 SVTH: Khơng Minh Huấn Lớp TBĐ -ĐT4 K48 tuổi tác, từng tính chất cơ địa của từng cơ thể khác nhau cùng với các vận động khác nhau mà sự cảm nhận đối với môi trờng xung quanh cũng hoàn toàn khác nhau. Cơ thể con ngời có thể đợc coi tơng tự nh một máy nhiệt. Nhiệt độ của con ngời trung bình khoảng 37 0 C. Nó luôn sinh ra một nhiệt lợng nhiều hơn nó cần. Để duy trì nhiệt độ ổn định bên trong cơ thể, cơ thể luôn luôn thải nhiệt ra môi trờng xung quanh. Tùy theo mức độ vân động mà cơ thể thải ra lợng nhiệt nhiều hay ít. Mức độ vận động gồm: loại nhẹ, loại trung bình, loại nặng. Khi vận động nh vậy, nhiệt thoát ra từ cơ thể con ngời dới ba dạng là: Đối lu, bức xạ và bay hơi. Đối lu: Là hiện tợng lớp không khí tiếp xúc với cơ thể nóng dần lên, khi đó lớp không khí lạnh sẽ tiến đến chiếm chỗ và hình thành nên sự chuyển động tự nhiên của lớp không khí bao quanh cơ thể con ngời, chính sự chuyển động này đã lấy đi một phần nhiệt lợng của cơ thể và thải ra môi trờng. Bức xạ nhiệt là nhiệt lợng từ cơ thể sẽ bức xạ ra bất kỳ bề mặt nào xung quanh có nhiệt độ thấp hơn nhiệt độ của cơ thể. Hiện tợng truyền nhiệt này độc lập với cách truyền nhiệt đối lu và không phụ thuộc vào nhiệt độ không khí xung quanh. Cờng độ trao đổi nhiệt bằng hình thức đối lu phụ thuộc vào nhiệt độ chênh lệch giữa bề mặt cơ thể và không khí. Hình thức trao đổi nhiệt bức xạ phụ thuộc vào độ chênh lệch giữa nhiệt độ cơ thể và nhiệt độ các bề mặt bao quanh bên trong không gian cần điều hòa. Khi chênh lệch này giảm đi thì nhiệt lợng phát ra từ cơ thể do đối lu và bức xạ cũng giảm đi. Ngời ta gọi lợng nhiệt từ cơ thể thải ra bằng đối lu hay bức xạ là q h , lợng nhiệt đi vào môi trờng không khí xung quanh thông qua bay hơi hoặc bốc ẩm từ cơ thể là q a và chúng có mối quan hệ với nhau trong sự phụ thuộc vào môi trờng xung quanh. Thiết kế hệ thống điều hoà trung tâm cho nhà máy dệt 4 SVTH: Khơng Minh Huấn Lớp TBĐ -ĐT4 K48 Đồ thị biểu thị mối quan hệ giữa q h và q a ứng với trờng hợp cơ thể ở trạng thái yên tĩnh. q h q a Từ đồ thị ta thấy khi nhiệt độ không khí thấp hơn 15 0 C thì thành phần q a không đáng kể, khi nhiệt độ không khí cao hơn 28 0 C thì q a chiếm tỷ lệ cao hơn so với tổng số nhiệt lợng phát ra. Nh vậy chính điều kiện cụ thể môi trờng xung quanh đã quyết định cờng độ của từng thành phần trong tổng nhiệt lợng trao đổi. Nh vậy ba thông số: Nhiệt độ, độ ẩm tơng đối và đặc điểm chuyển động của không khí có ảnh hởng lớn đến sự trao đổi nhiệt giữa cơ thể và môi trờng. - Nhiệt độ: Khi nhiệt độ không khí xung quanh giảm xuống, cờng độ trao đổi nhiệt đối lu giữa cơ thể và môi trờng sẽ tăng lên. Cờng độ càng tăng nếu độ chênh lệch nhiệt độ giữa bề mặt cơ thể và không khí càng tăng, nếu độ chênh lệch này càng lớn thì nhiệt lợng từ cơ thể mất đi càng lớn và đến một lúc nào đó sẽ có cảm giác ớn lạnh. Việc giảm nhiệt độ các bề mặt xung quanh sẽ làm gia tăng cờng độ trao đổi nhiệt bằng bức xạ, ngợc lại nếu nhiệt độ các bề mặt xung quanh tiến gần đến nhiệt độ cơ thể thì thành phần trao đổi bằng bức xạ sẽ giảm đi rất nhanh. các nghiên cứu đã chỉ ra rằng đa số con ngời sẽ cảm thấy dễ chịu trong vùng nhiệt độ khoảng từ 22 0 C đến 27 0 C. - ảnh hởng của độ ẩm: Độ ẩm tơng đối của không khí xung quanh quyết định mức độ bay hơi, bốc ẩm từ cơ thể ra ngoài môi trờng. Nếu độ ẩm tơng đối giảm xuống, lợng ẩm bốc ra từ cơ thể sẽ càng nhiều hơn. Kinh nghiệm cho thấy cơ thể ngời thích ứng với độ ẩm tơng đối vào khoảng 40% -70% Thiết kế hệ thống điều hoà trung tâm cho nhà máy dệt 5 SVTH: Khơng Minh Huấn Lớp TBĐ -ĐT4 K48 - ảnh hởng dòng khí: Tốc độ chuyển động của dòng khí làm cho lợng ẩm thoát ra từ cơ thể con ngời nhiều hay ít. Khi chuyển động của dòng khí tăng lên thì lớp không khí bão hòa xung quanh bề mặt cơ thể kéo đi theo để nhờng chỗ cho không khí khác it bão hòa hơn, do đó mà khả năng bốc ẩm từ cơ thể sẽ nhiều hơn. Ngoài ra chuyển động của dòng không khí còn ảnh hởng đến cờng độ trao đổi nhiệt bằng đối lu. Rõ ràng quá trình đối lu càng mạnh khi tốc độ chuyển động của dòng không khí càng lớn. Qua các nghiên cứu và thực nghiệm ngời ta chỉ ra rằng: Để tạo cảm giác dễ chịu tốc độ chuyển động của không khí trong vùng yên tĩnh khoảng 0,25 m/s. Tuy nhiên khi chọn tốc độ không khí ta cần lu ý đến sự tơng thích với nhiệt độ không khí xung quanh chẳng hạn khi nhiệt dộ tăng thì tốc độ không khí cũng tăng lên một chút theo bảng sau: Bảng 1.1 Nhiệt độ ( 0 C ) 21 22 23 24 Tốc độ không khí (m/s) 0,15 - 0,20 0,20 - 0,25 0,25 - 0,30 0,30 - 0,35 Mặc dù phần nhiệt độ bên trong cơ thể đợc duy trì ổn định ở mức 37 0 C nhng nhiệt độ bề mặt của lớp da bao quanh cơ thể không hoàn toàn ổn định. Nó phụ thuộc vào nhiệt độ, độ ẩm của không khí xung quanhvà mức độ trao đổi nhiệt mà nhiệt độ của lớp da có thể biến thiên trong khoảng 4,4 0 C - 40 0 C. Ngoài ra còn phải lu ý đến độ chênh lệch nhiệt độ giữa không khí bên trong không gian cần điều hòa và dòng khí trực tiếp thổi vào cơ thể. Để đảm bảo sức khỏe cho con ngòi thì độ chênh lệch nhiệt độ không nên vợt quá từ 3 0 C đến 6 0 C. - Chỉ số xác định mức cảm nhận của cơ thể. Chỉ số này còn gọi là chỉ số bực bội, nó nói lên sự cảm nhận của cơ thể ngời ứng với môi trờng xung quanh sao cho tiện dụng nhất. Các nhà nghiên cứu Mỹ đã đề ra công thức: Thiết kế hệ thống điều hoà trung tâm cho nhà máy dệt 6 SVTH: Khơng Minh Huấn Lớp TBĐ -ĐT4 K48 DI = 0,72 ( t 0 + t ) + 40,6. Các nhà nghiên cứu Nhật đã đề ra công thức: DI = 0,99. t 0 + 0,36. t + 41,5. Trong đó: DI: Chỉ số bực bội. t 0 : Nhịêt độ không khí xung quanh đo bằng nhiệt kế khô. t: Nhiệt độ nhiệt kế ớt. Đối với cơ thể ngời châu á nói chung và ngời Việt Nam ta có thể tham khảo số liệu sau: - Khi DI 75: Hơi nóng. - Khi DI 80: Đủ nóng để đổ mồ hôi. - Khi DI 85: Rất nóng. - Sự ô nhiễm không khí và thông gió. Thông gió trong không gian điều hòa là những vấn đề mà ngời thiết kế phải chú ý. Bởi vì không gian điều hòa là không gian tơng đối kín, trong không gian đó có sự hiện diện của con ngời, các loại vật dụng. Bên cạnh đó còn có các ảnh hởng của bụi bặm và các vật thể nhỏ li ti có sẵn trong không khí của không gian cần điều hòa, trong đó con ngời và hoạt động của con ngời là chủ yếu. Sự ô nhiễm không khí gồm một số nguyên nhân cụ thể sau: - Do hít thở. - Do hút thuốc lá. - Do những mùi khác từ cơ thể tỏa ra. Đây là nguồn gốc chính tăng lợng CO 2 và CO, một vài loại vi khuẩn, các nấm gây bệnh và một số loại khí độc khác trong không gian cần điều hòa. Trớc đây khi nói đến sự ô nhiễm không khí ngời ta thờng nghĩ đến nồng độ CO 2 có trong không khí, giờ đây ngoài CO 2 ngời ta còn nghĩ đến việc thử các loại mùi phát ra từ cơ thể con ngời và đang nghiên cứu những chỉ số thích Thiết kế hệ thống điều hoà trung tâm cho nhà máy dệt 7 SVTH: Khơng Minh Huấn Lớp TBĐ -ĐT4 K48 hợp để đánh giá các tác động của yếu tố này đến môi trờng không khí bên trong không gian cần điều hòa. Mặc dù vậy cho đến nay ngời ta cũng còn sử dụng nồng độ của CO 2 nh chỉ số biểu diễn mức độ ô nhiễm. Bảng 1.2. Mức độ ô nhiếm CO 2 Nồng độ CO 2 (% thể tích) ý nghĩa Ghi chú 0,07 Đây là mức độ chấp nhận đợc khi có nhiều ngời trong một phòng Các giá trị này bản thân nó cha đợc xem là mức độ nguy hiểm. Tuy nhiên với t cách là chỉ số ô nhiễm không khí nó là con số lu ý nếu nh nồng độ CO 2 tiếp tục tăng. 0,1 Nồng độ cho phép trong các trờng hợp thông thờng. 0,15 Nồng độ cho phép dùng để tính toán thông gió 0,20 - 0,50 Nồng độ tơng đối nguy hiểm 0,5 hoặc lớn hơn Nồng độ nguy hiểm 4 - 5 Hệ thần kinh kích thích gây thở sâu và nhịp thở gia tăng. Nếu sự hít thở trong môi trờng này kéo dài thì có thể gây nguy hiểm 8 Nếu kéo dài sự hít thở trong môi trờng lâu hơn 10 phút thì mặt sẽ đỏ bừng gây đau đầu. 18 hoặc lớn hơn Hết sức nguy hiểm có thể dẫn đến tử vong. Bảng 1.3. Số liệu, các thông số Q, K, đối với cờng độ vận động. Cờng độ vận động K,m 3 / h ngời Q,m 3 /h ngời - Nghỉ ngơi 0,013 18,6 10,8 - Rất nhẹ 0,022 31,0 18,3 - Nhẹ 0,030 43,0 25,0 - Trung bình 0,046 65,7 38,3 - Nặng 0,074 106,0 61,7 Trong đó: K: Lợng không khí CO 2 do con ngời thải ra thông qua hệ thống hít thở. Thiết kế hệ thống điều hoà trung tâm cho nhà máy dệt 8 SVTH: Khơng Minh Huấn Lớp TBĐ -ĐT4 K48 : Nồng độ CO 2 có thể chấp nhận đợc trong không gian cần điều hòa % theo thể tích. a: Nồng độ CO 2 trong không khí thông thờng là 0,03% thể tích. Từ bảng 1.3 ta thấy lợng không khí tơi cần thiết cho một con ngời trong một giờ phụ thuộc vào cờng độ vận động của ngời đó khi ở trong không gian cần điều hòa và nồng độ CO 2 ở mức quy định. Trong trờng hợp những ngời hiện diện ở trong không gian có hút thuốc, l- ợng không khí tơi cần phải bổ sung thêm vào laọi trừ ảnh hởng của khói thuốc đợc trình bày ở bảng 1.4. ở đây có ảnh hởng của mức độ hút thuốc, để thể hiện điều đó ngời ta đa ra thông số phỏng chừng tính theo điếu thuốc /h ngời. Bảng 1.4. ảnh hởng khói thuốc Mức độ hút thuốc (số điếu thuốc/h/ngời) Lu lợng không khí tối thiểu đợc đề nghị để khử ảnh hởng của khói thuốc/m 2 /h/ngời. 0,8 - 1,0 13 - 17 1,2 - 1,6 20 - 26 2,5 - 3 42 - 51 3 - 5,1 51 - 85 Ngoài những điều đã nói ở trên, khi đánh giá mức độ vệ sinh ở một môi trờng nào đó theo nhiều yếu tố tổng hợp khác nhau có thể tham khảo số liệu bảng 1.5. đới đây. Bảng 1.5. mức độ vệ sinh môi trờng - Các hạt lơ lửng Nhỏ hơn 0,15mg/m 3 không khí. -Nồng độ CO Nhỏ hơn 0,001% theo thể tích - Nồng độ CO 2 Nhỏ hơn 0,1% theo thể tích - Nhiệt độ Từ 17 0 C đến 28 0 C tùy theo từng trờng hợp - Độ ẩm tơng đối Từ 40% đến 70% - Tốc độ chuyển động của không Nhỏ hơn 0,5m/s b) ứng dụng trong công nghiệp: * Tiêu chuẩn của môi trờng trong điều tiết không khí: Thiết kế hệ thống điều hoà trung tâm cho nhà máy dệt 9 SVTH: Khơng Minh Huấn Lớp TBĐ -ĐT4 K48 Để đáp ứng yêu cầu ngày càng cao trong các hoạt động sản xuất, gia công và chế biến nhằm mục đích nâng cao chất lợng sản phẩm, phục vụ các điều kiện công nghệ, cải thiện điều kiện lao động, con ngời đang ứng dụng ngày càng nhiều kỹ thuật điều hòa không khí để tạo môi trờng có nhiệt độ và độ ẩm thích hợp. Bảng 1.6. Độ ẩm và nhiệt độ thích hợp trong một số ngành, công nghệ: Trờng hợp Công nghệ sản xuất chế biến Nhiệt độ ( 0 C) Độ ẩm (%) Xởng in - Đóng và gói sách 21 - 24 45 - Phòng in ấn 24 - 27 45 - 50 - Nơi lu trữ giấy 20 - 23 50 - 60 - Phòng làm bản kẽm 21 - 23 40 - 50 Công nghệ - Lắp ráp chính xác 20 - 24 40 - 50 Chính xác - Gia công khác 24 45 - 55 Thiết kế hệ thống điều hoà trung tâm cho nhà máy dệt 10 SVTH: Khơng Minh Huấn Lớp TBĐ -ĐT4 K48 Ngoài nhiệt độ, độ ẩm trong một số ngành: Quang học, điện tử, cơ khí chính xác, tin học. Ngời ta còn chú ý đến độ sạch của không khí. Khái niệm về độ sạch là mức độ nhiễm bẩn do bụi và các hạt lơ lửng khác ví dụ trong phòng đặt máy tính số lợng các hạt không đợc vợt quá 2.10 5 hạt/m 3 . Chỉ tính các hạt có kích thớc 3m trở lên. * Tiếng ồn: Trong tất cả các hệ thống điều hòa không khí đều có các bộ phận có thể gây ồn ở một mức độ nhất định, nguyên nhân là do: - Máy nén, bơm, quạt. - Các ống dẫn không khí. - Các miệng thổi không khí. Tùy từng trờng hợp cụ thể mà mức độ ồn cho phép sẽ khác nhau, ngời thiết kế đầu xem việc giảm tiếng ồn là nhiệm vụ cơ bản. Bảng sau đây trình bày các tiêu chuẩn về độ ổn cực đại cho phép trong một số trờng hợp cụ thể.Nếu độ ổn lớn hơn 90dB thì có thể gây nguy hại cho thính giác. Bảng 1.7. Độ ồn cho phép Trờng hợp Độ ồn cực đại cho phép (dB) Cho phép Nên chọn - Các phòng của các bệnh nhân và các bệnh viện hoặc viện điều dỡng 35 30 30 30 - Giảng đờng, lớp học 40 35 - Phòng đặt máy tính 40 35 - Văn phòng làm việc 50 45 - Phân xởng sản xuất 80 80 Thiết kế hệ thống điều hoà trung tâm cho nhà máy dệt 11 SVTH: Khơng Minh Huấn Lớp TBĐ -ĐT4 K48 - Phòng hội thảo, phòng họp 55 56 - Phòng ở 40 35 - Khách sạn 45 40 - Phòng ăn lớn 50 45 áp dụng kỹ thuật ĐHKK trong ngành dệt may cần phải đáp ứng đợc các yêu cầu sau: + Tạo ra môi trờng có nhiệt độ 22 0 C 25 0 C. + Giữ độ ẩm tơng đối trong giới hạn 65% - 80%. + Làm sạch không khí, lọc bụi tích cực cho không khí trong không gian điều hòa. 3. Các thiết bị chính trong hệ thống ĐHKK. Để đáp ứng đợc các yêu cầu về xử lý các thông số nh trên, một hệ thống ĐHKK cần phải có các thiết bị sau: + Máy lạnh: Là bộ phận quan ttrọng của hệ thống ĐHKK, có chức năng chính là làm giảm nhiệt độ, đồng thời làm tăng độ chứa hơi của không khí. + Bộ gia nhiệt và hâm nóng: Là bộ phận phụ hỗ trợ cho máy lạnh trong việc điều chỉnh các thông số của không khí. Bộ phận náy không nhất thiết phải có mặt trong hệ thống điều hòa không khí. ở vùng khí hậu nóng ẩm không cần đến bộ phận này. + Bộ phun ẩm: Là hệ thống đợc dùng cho những nơi có yêu cầu cần tăng độ ẩm của không khí trong không gian cần điều hòa. + Hệ thống vận chuyển chất tải lạnh: Là hệ thống dùng để vận chuyển chất tải lạnh từ nguồn sinh lạnh đến không gian cần sử dụng kĩ thuật điều hòa không khí. Chất tải lạnh thờng là nớc hoặc không khí, hoặc kết hợp cả nớc và không khí, với những hệ thống nhỏ, chất tải lạnh chính là tác nhân lạnh. + Hệ thống phân phối khí: Là hệ thống làm thay đổi hớng dòng không khí đã điều hòa theo yêu cầu. Thiết kế hệ thống điều hoà trung tâm cho nhà máy dệt 12 . FHYK60F FHYC71F FHY71F FHYB71F FHYK71F FHYC100F FHY100F FHYB100F FHYK100F FHYC125F FHY125F FHYB125F Cụm dàn nóng RY35 RY45E RY60E RY71E RY100E RY125E Năng. UCPJ100N UCPJ170N UCPJ250N UCPJ335N UCPJ500N UCPJ670N UCPJ850N 9,2 17 ,1 24 ,1 33,8 49,2 65,3 82,9 31. 400 58.400 82.300 11 5.400 16 7.900 223.000 283.000 UCJ1000N