Bài giảng Tính năng suất lạnh

Chương 3: Tính năng suất lạnh Trang 20 GVHD: Nguyễn Thị Tâm Thanh SVTH: Phạm Hữu Tâm Đặng Thế Vinh CHƯƠNG 3: TÍNH NĂNG SUẤT LẠNH 3.1 Tính nhiệt thừa QT 8 1 T i i Q Q = = ∑ , kW (3-1) (theo (3-43) [1]) Trong đó QT là tổng nhiệt thừa và Qi là các nhiệt thành phần, kW. 3.1.1 Nhiệt do máy móc thiết bị toả ra Q1 Ở mỗi tầng đều có 2 thang cuốn (thuộc khu trục 5-9) để đi lên tầng trên, và từ tầng trên đi xuống. Do cả động cơ và cơ cấu cơ khí đều nằm trong không gian điều hòa nên: 11 Nq η= (3-2) (theo (3-6) [1]) Trong đó N là công suất động cơ, kW và hiệu suất η tham khảo bảng 3.1[1] dựa vào giá trị công suất động cơ. Riêng khu tầng hầm 1 hệ thang cuốn này không nằm trong không gian cần điều hòa (phần đã được phân khu). Áp dụng công thức (2-1) ta có bảng tính nhiệt do máy móc tỏa ra như sau: Bảng 3.1: Nhiệt tỏa ra từ động cơ điện Q11 , kW Động cơ điện Khu vực Số lượng Công suất, kW H.suất, % ktt kđt Q11, kW Tầng 1 2 6.8 85 1 1 16 Tầng 2-4 2 6.2 85 1 1 14.588 Trong trung tâm thương mại thường có hệ thống thông tin liên lạc, âm thanh…tất cả đều là các thiết bị điện. Do không biết được số lượng cụ thể và công suất của các thiết bị đó, và giá trị này không lớn lắm nên ta có thể bỏ qua thành phần nhiệt tỏa ra từ thiết bị điện Q12. Vậy ta có bảng tổng kết giá trị Q1 cho các tầng như sau: Bảng 3.2: Giá trị nhiệt tỏa ra từ máy móc, thiết bị điện Q1, kW Khu vực Q11, kW Q12, kW Q1,kW Tầng hầm 1 Khu Fastfood Khu Cake Khu 1 Khu 2 Khu 3 Khu 4 Khu 5 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 Tầng 1 Trục 1-5 Trục 5-9 0 16 0 0 16 0 16 Tầng 2-4 Trục 1-5 0 0 14.588 0 Chương 3: Tính năng suất lạnh Trang 21 GVHD: Nguyễn Thị Tâm Thanh SVTH: Phạm Hữu Tâm Đặng Thế Vinh Trục 5-9 14.588 0 14.588 Tầng 5 Nhà hàng Siêu thị Thương mại 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 3.1.2 Nhiệt do đèn toả ra Q2 Đối với trung tâm thương mại và nhà hàng người ta chủ yếu thường sử dụng đèn dây tóc loại đèn halogen. Ánh sáng đèn halogen sẽ làm cho không gian được ấm áp, hàng hóa hay thức ăn được thêm phần hấp dẫn, bắt mắt. Để tính nhiệt do đèn tỏa ra ta sẽ dùng công thức tổng quát: 3 2 . . .10dt sQ k q F −= ,kW (3-3) (theo (3-12) và (3-15) [1]) Trong đó kđt là hệ số sủ dụng đồng thời; F là diện tích của các khu ở các tầng, m2 và qs là công suất chiếu sang, W/m2. Theo bàng 2.2 ta có: khu thương mại 25sq = W/m2; khu siêu thị 33sq = W/m2 và khu nhà hàng: 50sq = W/m2. Áp dụng công thức (3-3) ta sẽ tính được giá trị Q2 như trong bảng sau: Bảng 3.3: Diện tích các tầng, m2 Diện tích, m2 Khu vực Trục 1-5 Trục 5-9 Tầng hầm 1 Khu Fastfood Khu Cake Khu 1 Khu 2 Khu 3 Khu 4 Khu 5 23 24 642 185 433 332 495 Tầng 1 971 866 Tầng 2-4 920 855 Tầng 5 765+222 732 Bảng 3.4: Giá trị nhiệt tỏa ra từ các nguồn sáng nhân tạo Q2, kW Khu vực kdt qs, W/m2 F, m2 Q2 ,kW Tầng hầm 1 Khu Fastfood Khu Cake Khu 1 Khu 2 Khu 3 Khu 4 Khu 5 0.9 0.9 0.9 0.9 0.9 0.9 0.9 50 50 50 50 50 50 50 23 24 642 185 433 332 495 96.03 1.035 1.08 28.89 8.325 19.485 14.94 22.275 Chương 3: Tính năng suất lạnh Trang 22 GVHD: Nguyễn Thị Tâm Thanh SVTH: Phạm Hữu Tâm Đặng Thế Vinh Tầng 1 Trục 1-5 Trục 5-9 0.9 0.9 25 25 866 920 40.185 19.485 20.7 Tầng 2-4 Trục 1-5 Trục 5-9 0.9 0.9 25 25 765 222 22.208 17.213 4.995 Tầng 5 Nhà hàng Siêu thị Thương mại 0.9 0.9 0.9 50 33 25 765 222 732 57.488 34.425 6.593 16.47 3.1.3 Nhiệt do người toả ra Q3 Theo bảng 3.5 [1], với loại hình hoạt động đi đứng chậm rãi trong khu thương mại cũng như khu siêu thị thì giá trị nhiệt toàn phần là 130W/người, với khu nhà hàng là 160W/người. Nhiệt do người tỏa ra được tính như sau: 33 . .10Q n q −= , kW (3-4) (theo (3-17) [1]) Trong đó n là số người có trong phòng và q là tổng nhiệt hiện, nhiệt ẩn do người tỏa ra W/người. Áp dụng công thức (3-4) ta có giá trị Q3 được tính như sau: Bảng 3.5: Giá trị nhiệt Q’3, kW Khu vực kdt Diện tích, m2 Mật độ, m2/người q, W/người Q’3, kW Tầng hầm 1 Khu Fastfood Khu Cake Khu 1 Khu 2 Khu 3 Khu 4 Khu 5 0.4 0.4 0.4 0.4 0.4 0.4 0.4 23 24 642 185 433 332 495 3 3 3 3 3 3 3 160 160 160 160 160 160 160 45.526 0.491 0.512 13.696 3.947 9.237 7.083 10.56 Tầng 1 Trục 1-5 Trục 5-9 0.6 0.6 971 866 7 7 130 130 20.47 10.82 9.65 Tầng 2-4 Trục 1-5 Trục 5-9 0.6 0.6 920 855 7 7 130 130 19.778 10.251 9.527 Tầng 5 Nhà hàng Siêu thị Thương mại 0.4 0.4 0.6 765 222 732 3 7 7 160 130 130 26.126 16.32 1.649 8.157 Lưu ý: với khu nhà hàng ở tầng hầm 1 và một phần ở tầng 5, do lượng nhiệt ẩm tỏa ra từ các thức ăn, nên ta cần cộng thêm 20W (10W nhiệt hiện, 10W nhiệt ẩn) cho mỗi người, cụ thể như sau: Chương 3: Tính năng suất lạnh Trang 23 GVHD: Nguyễn Thị Tâm Thanh SVTH: Phạm Hữu Tâm Đặng Thế Vinh Bảng 3.6: Nhiệt bổ sung Q3bs, kW Khu vực Diện tích m2 Mật độ người/m2 Số người Nhiệt bổ sung W/người Q3bs kW Tầng hầm 1 Khu Fastfood Khu Cake Khu 1 Khu 2 Khu 3 Khu 4 Khu 5 23 24 642 185 433 332 495 3 3 3 3 3 3 3 8 8 214 62 144 111 165 20 20 20 20 20 20 20 14.24 0.16 0.16 4.28 1.24 2.88 2.22 3.3 Tầng 5 Nhà hàng 765 3 255 20 5.1 5.1 Vậy ta có bảng tổng kết giá trị Q3 như sau: Bảng 3.7: Giá trị nhiệt tỏa ra từ hoạt động của con người Q3, kW Khu vực Q’3, kW Q3bs, kW Q3, kW Tầng hầm 1 Khu Fastfood Khu Cake Khu 1 Khu 2 Khu 3 Khu 4 Khu 5 0.491 0.512 13.696 3.947 9.237 7.083 10.56 0.16 0.16 4.28 1.24 2.88 2.22 3.3 59.766 0.651 0.672 17.976 5.187 12.117 9.303 13.86 Tầng 1 Trục 1-5 Trục 5-9 10.82 9.65 0 0 20.47 10.82 9.65 Tầng 2-4 Trục 1-5 Trục 5-9 10.251 9.527 0 0 19.778 10.251 9.527 Tầng 5 Nhà hàng Siêu thị Thương mại 16.32 1.649 8.157 5.1 0 0 31.226 21.42 1.649 8.157 3.1.4 Nhiệt do sản phẩm mang vào Q4, nhiệt tỏa ra từ các bề mặt thiết bị nhiệt Q5 Ta xem như trong khu thương mại cũng như nhà hàng, siêu thị không có các thành phần nguồn nhiệt này, nên 4 5 0Q Q= = kW. Chương 3: Tính năng suất lạnh Trang 24 GVHD: Nguyễn Thị Tâm Thanh SVTH: Phạm Hữu Tâm Đặng Thế Vinh 3.1.5 Nhiệt do bức xạ mặt trời mang vào phòng Q6 a) Nhiệt bức xạ qua cửa kính Q61 Trong công trình này ta sử dụng kính thường, loại kính chống nắng màu đồng nàu dày 12mm có 0,74; 0,05; 0, 21; 0,58K K K Kα ρ τ ε= = = = , bên trong không có rèm che. Ta có công thức: ' 61 . . . . . . .k c ds mm kh K mQ F R ε ε ε ε ε ε= , W (3-5) (theo (3-23) [1]) Với: ¾ Fk diện tích bề mặt kính; khung kim loại thì Fk=F’ (F’ diện tích kính và khung) ¾ R: nhiệt bức xạ mặt trời qua cửa kính vào phòng, lấy R tương ứng với giá trị Rmax trong bảng 3.10 [1]. Thành phố Hồ Chí Minh thuộc 100 vĩ Bắc, tra bảng ta có: max max max max158; 378; 517; 517Bac Nam Dong TayR R R R= = = = W/m2 ¾ cε : hệ số tính đến độ cao H so với mực nước biển, bỏ qua ảnh hưởng của cao độ công trình so với mực nước biển (H=0) nên lấy cε bằng 1 1 0,023 1000c Hε = + (3-6) (theo (3-24) [1]) ¾ dsε : hệ số xét tới ảnh hưởng của nhiệt độ đọng sương và nhiệt độ 200C 201 0,13 10 s ds tε −= − (3-7) (theo (3-25) [1]) Với 032 ; 80%N Nt C ϕ= = ta có 28st  0C. Vậy 20 28 201 0,13 1 0,13 0.896 10 10 s ds tε − −= − = − = ¾ mmε : hệ số xét tới ảnh hưởng của mây mù. Xem trời không mây nên 1mmε = . ¾ khε : hệ số xét tới ảnh hưởng của khung kính. Khung kim loại 1,17khε = . ¾ Kε : hệ số kính, phụ thuộc vào màu sắc và loại kính, tra bảng 3.7 [1] 0,58Kε = . ¾ mε : hệ số mặt trời. Không có rèm che nên 1mε = . Chọn thời gian hoạt động của trung tâm thương mại từ 8h sáng đến 10h tối, khối lượng tính cho 1 đơn vị diện tích là 500kg/m2, tra bảng 3.12 [1] ta có giá trị hệ số tức thời của lượng bức xạ mặt trời xâm nhập qua cửa kính khi không có rèm che bên trong của một số hướng như sau: nt max Bắc = 0,8 (lúc 5h chiều), nt max Nam = 0,39 (lúc 9h sáng), nt max Tây = 0,51 (lúc 6h chiều) và nt max Đ6ng = 0,51 (lúc 12h trưa). Tham khảo các bảng giá trị về cấu trúc bao của công trình theo các hướng trong chương 1 (từ bảng 1.3 đến bảng 1.6) ta có bảng tổng kết về diện tích kính nằm trong không gian cần điều hòa theo các hướng của các tầng như sau: Chương 3: Tính năng suất lạnh Trang 25 GVHD: Nguyễn Thị Tâm Thanh SVTH: Phạm Hữu Tâm Đặng Thế Vinh Bảng 3.8: Diện tích kính theo các hướng của các tầng, m2 Hướng Bắc Hướng Nam Hướng Tây Hướng ĐôngKhu vực Trục 5-1 Trục 9-5 Trục 1-4 Trục 5-9 Trục A-F Trục F-A Tầng 1 56.24 56.24 87.395 31.43 85.895 81.62 Tầng 2-4 56.24 56.24 82.65 97.66 80.56 80.56 Tầng 5 (Trục 7-3) 112.48 82.65 97.66 80.56 80.56 Áp dụng công thức (3-23) ta tính được giá trị bức xạ mặt trời thực tế xâm nhập vào cấu trúc ở các hướng như trong các bảng dưới đây: Bảng 3.9: Nhiệt bức xạ mặt trời theo hướng Bắc ở các tầng, kW Fk, m2 Q'61 Bắc ,kW Khu vực nt Trục 5-1 Trục 9-5 R W/m2 c ε dsε mmε khε Kε mε Trục 5-1 Trục 9-5 Tầng 1 0.8 56.24 56.24 158 1 0.896 1 1.17 0.58 1 4.322 4.322 Tầng 2-4 0.8 56.24 56.24 158 1 0.896 1 1.17 0.58 1 4.322 4.322 Tầng 5 (trục 7-3) 0.8 112.48 158 1 0.896 1 1.17 0.58 1 8.645 Bảng 3.10: Nhiệt bức xạ mặt trời theo hướng Nam ở các tầng, kW Fk, m2 Q'61 Nam ,kW Khu vực nt Trục 1-4 Trục 5-9 R W/m2 c ε dsε mmε khε Kε mε Trục 1-4 Trục 5-9 Tầng 1 0.39 87.395 31.43 378 1 0.896 1 1.17 0.58 1 7.834 2.817 Tầng 2-4 0.39 82.65 97.66 378 1 0.896 1 1.17 0.58 1 7.408 8.754 Tầng 5 0.39 82.65 97.66 378 1 0.896 1 1.17 0.58 1 7.408 8.754 Bảng 3.11: Nhiệt bức xạ mặt trời theo hướng Tây ở các tầng, kW Fk, m2 Khu vực nt Trục A-F R W/m2 c ε dsε mmε khε Kε mε Q'61Tây kW Tầng 1 0.51 85.895 517 1 0.896 1 1.17 0.58 1 13.771 Tầng 2-4 0.51 80.56 517 1 0.896 1 1.17 0.58 1 12.915 Tầng 5 0.51 80.56 517 1 0.896 1 1.17 0.58 1 12.915 Bảng 3.12: Nhiệt bức xạ mặt trời theo hướng Đông ở các tầng, kW Fk, m2 Khu vực nt Trục F-A R W/m2 c ε dsε mmε khε Kε mε Q'61Đông kW Tầng 1 0.51 81.62 517 1 0.896 1 1.17 0.58 1 13.085 Tầng 2-4 0.51 80.56 517 1 0.896 1 1.17 0.58 1 12.915 Tầng 5 0.51 80.56 517 1 0.896 1 1.17 0.58 1 12.915 Vậy ta có tổng thành phần nhiệt bức xạ qua cửa kính của các tầng như trong bảng sau: Chương 3: Tính năng suất lạnh Trang 26 GVHD: Nguyễn Thị Tâm Thanh SVTH: Phạm Hữu Tâm Đặng Thế Vinh Bảng 3.13: Nhiệt bức xạ mặt trời qua kính ở các tầng (trục 1-5 và trục 5-9) Q’61, kW Khu vực Hướng Bắc Hướng Nam Hướng Tây Hướng Đông Q’61, kW Tầng 1 Trục 1-5 Trục 5-9 4.322 4.322 7.834 2.817 13.771 0 0 13.085 46.151 25.927 20.224 Tầng 2-4 Trục 1-5 Trục 5-9 4.322 4.322 7.048 8.754 12.915 0 0 12.915 50.276 24.285 25.991 Tầng 5 Nhà hàng Siêu thị Trục 5-9 0 8.645 0 7.408 0 8.754 12.915 0 0 0 0 12.915 50.637 20.323 8.645 21.669 b) Nhiệt do bức xạ mặt trời và truyền nhiệt qua trần mái Q62 Ta có công thức tính nhiệt bức xạ qua mái: 62 . . .mQ F k tϕ= Δ , W (3-8) (theo (3-29) [1]) Trong đó: ¾ TD Tt t tΔ = − : độ chênh nhiệt độ tương đương; .s xnTD T N Rt t εα= + (3-9) (theo (3-30) [1]) ¾ mϕ : hệ số màu của mái, chọn 1mϕ = Và công thức tính nhiệt truyền qua mái: 81 . . .Q k F tϕ= Δ (3-10) (theo (3-39) [1]) Trong đó: ¾ tΔ : độ chênh nhiệt độ giữa bên ngoài và trong phòng N Tt t tΔ = − ¾ ϕ : hệ số phụ thuộc vào vị trí của kết cấu bao che đối với không khí bên ngoài, 1ϕ = Kết hợp 2 công thức (3-9 và 3-10) ta có công thức tính nhiệt do bức xạ mặt trời và nhiệt truyền qua trần mái do chênh lệch nhiệt độ trong và ngoài phòng như sau: 62 . .Q F k t= Δ , W (3-11) Trong đó: ¾ F: diện tích mái, m2. Lấy diện tích mái đúng bằng diện tích của các khu ở tầng 5. ¾ k: hệ số truyền nhiệt qua mái, W/m2K. Trên tầng 5 là sân thượng, xem cấu tạo sàn sân thượng gồm: trên cùng là lớp bitum dày 1 3δ = mm có hệ số dẫn nhiệt 1 0,07λ = W/m.K; kế đến là lớp gạch cách nhiệt dày 2 50δ = mm có hệ số dẫn nhiệt 2 0,14λ = W/m.K; kế đến là lớp vữa ximăng dày 3 5δ = mm có hệ số dẫn nhiệt 3 0,8λ = W/m.K, kế đến là sàn bêtông cốt thép dày 4 200δ = mm có hệ Chương 3: Tính năng suất lạnh Trang 27 GVHD: Nguyễn Thị Tâm Thanh SVTH: Phạm Hữu Tâm Đặng Thế Vinh số dẫn nhiệt 4 1,33λ = W/m.K; kế đến là lớp đệm không khí dày 5 950δ = mm có hệ số dẫn nhiệt 5 0,0267λ = W/m.K (lấy không khí khô ở nhiệt độ 300C) và cuối cùng là lớp thạch cao dày 6 10δ = có hệ số dẫn nhiệt 6 0,233λ = W/m.K (xem hình). Tất cả các giá trị hệ số dẫn nhiệtλ của vật liệu cấu tạo nên sàn sân thượng đều được tham khảo theo các vật liệu có, hoặc tương đương ở các bảng 3.19 [1], PL-7 và PL-8 [1]. Hình 3.1: Cấu tạo sàn sân thượng Ta có hệ số truyền nhiệt qua sàn sân thượng như sau: 6 0 1 1 1 1 1i iT i N k R δ α λ α= = = + +∑ , W/m2K (3-12) (theo (3-40) [1]) 1 0.02751 0.003 0.05 0.005 0.2 0.95 0.01 1 10 0.07 0.14 0.8 1.33 0.0267 0.233 20 k = + + + + + + +  , W/m2K ¾ Độ chênh nhiệt độ ( ) .s NN T N Rt t t εαΔ = − + (3-13) ¾ sε : hệ số hấp thụ của mái, phụ thuộc màu sắc, tính chất vật liệu, trạng thái bề mặt. Chọn bề mặt là fibrô ximăng mới, màu trắng tra bảng 3.13 [1] được 0, 42sε = . ¾ 20Nα = W/m2K ¾ Rxn tính giống giá trị Rn: 0,88xn RR = . Với R: nhiệt bức xạ cực đại qua kính vào phòng. Với các giá trị bức xạ qua kính theo các hướng như trình bày ở phần tính Q61 thì lấy R = Rmax = RTây,Đông = 517W/m2. Suy ra 517 587,5 0,88 0,88xn RR = = = W/m2. Vậy độ chênh nhiệt độ ( ) . 0, 42.587,5(32 22) 22,34 20 s N N T N Rt t t εαΔ = − + = − +  0C Áp dụng công thức trên ta tính được lượng nhiệt do bức xạ và truyền nhiệt qua sàn sân thượng như trong bảng sau: Chương 3: Tính năng suất lạnh Trang 28 GVHD: Nguyễn Thị Tâm Thanh SVTH: Phạm Hữu Tâm Đặng Thế Vinh Bảng 3.14: Nhiệt do bức xạ và truyền nhiệt qua sàn sân thượng tới tầng 5 Q62, kW Khu vực Diện tích, m2 k, W/m2K tΔ , 0C Q62, kW Nhà hàng 765 0.0275 22.34 0.47 Siêu thị 222 0.0275 22.34 0.136 Thương mại 732 0.0275 22.34 0.45 3.1.6 Nhiệt do lọt không khí và do cấp khí tươi vào phòng Q7 Như đã trình bày trong phần tính nhiệt thừa, ngoài nhiệt do không khí lọt qua kết cấu bao che, lượng không khí tươi cấp cho phòng cũng gây nên một phần tổn thất nhiệt đáng kể. Tuy nhiên do ta phân chia cấu trúc công trình thành 2 khu từ trục 1-5 và từ trục 5-9 để tính tải, và cửa chính ra vào nằm ở tầng 1, thuộc khu trục 1-5, nên chỉ tính thành phần nhiệt do gió tươi và gió lọt cho tầng 1 với diện tích thuộc khu trục 1-5, khu còn lại trục 5-9 của tầng 1 và các khu của tầng 2-5 và tầng hầm do không có cửa ra vào thông với không khí bên ngoài nên chỉ tính thành phần nhiệt do gió lọt. Thường thì trong các siêu thị có gắn các quạt màn chắn gió air curtain nhưng trong luận văn này ta vẫn tính thành phần gió lọt do ra vào cửa. Thành phần nhiệt Q7 tính như sau: 7 0,335.( ). . 0,335.( ). . 1, 2. . .( )h N T N T c ql p N TQ t t V t t V n n l t tξ= − + − + − , W (3-14) (theo (3-32) (3-36) [1] và (4-21) [4]) 7 0,84.( ). . 0,84.( ). . 3. . .( )a N T N T c ql p N TQ d d V d d V n n l d dξ= − + − + − , W (3-15) (theo (3-33) (3-37) [1] và (4-22) [4]) Trong đó: ¾ V: thể tích phòng, m3 ¾ ξ : hệ số kinh nghiệm, tra bảng 3.14 [1] ¾ nql: số lượt người qua lại trong 1 giờ. Chọn n=50 người/h ¾ Vc: lượng không khí lọt qua cửa khi 1 người đi qua, với n=50người/h và cửa xoay ⇒Vc=0.8 m3/người tra bảng 3.15 [1] ¾ Điều kiện trong nhà: 022Tt C= và 60%Tϕ = ⇒ 9,89Td = g/kgkkk ¾ Điều kiện ngoài trời (tầng 1 đến 5) 032Nt C= và 80%Nϕ = ⇒ 24, 28Nd = g/kgkkk ¾ Điều kiện ngoài trời (tầng hầm 1) 030Nt C= và 80%Nϕ = ⇒ 21,58Nd = g/kgkkk ¾ np là số người trong phòng ¾ l: lưu lượng không khí tươi cần cung cấp cho 1 người trong một đơn vị thời gian, theo phần lựa chọn thông số thiết kế ở chương 2 bảng 2.3 ta lấy 6l = l/s.người đối với khu nhà hàng và siêu thị, lấy 5l = l/s.người đối với khu thương mại. Chương 3: Tính năng suất lạnh Trang 29 GVHD: Nguyễn Thị Tâm Thanh SVTH: Phạm Hữu Tâm Đặng Thế Vinh Bảng 3.15: Thể tích phòng V và thông số kinh nghiệm ξ Khu vực Diện tích, m2 Cao trần, m Thể tích,m3 ξ Tầng hầm 1 2134 3.95 8429.3 0.35 Tầng 1 Trục 1-5 Trục 5-9 971 866 3.9 3.9 3786.9 3377.4 0.35 0.35 Tầng 2-4 Trục 1-5 Trục 5-9 920 855 3.3 3.3 3036 2821.5 0.35 0.37 Tầng 5 Nhà hàng+siêu thị Thương mại 987 732 3.3 3.3 3257.1 2415.6 0.35 0.403 Áp dụng công thức trên ta lần lượt tính được giá trị Q7h và Q7a như sau: Bảng 3.16: Giá trị Q7h cho các tầng, kW Khu vực tN 0C tT 0C V m3 ξ Vc m3/ng nq ng/h np ng Vk l/s.ng Q7h kW Tầng hầm 1 Khu Fastfood Khu Cake Khu 1 Khu 2 Khu 3 Khu 4 Khu 5 30 30 30 30 30 30 30 22 22 22 22 22 22 22 94.8 90.85 2535.9 730.75 1710.35 1311.4 1955.25 0.7 0.7 0.396 0.577 0.466 0.519 0.427 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 8 8 214 62 144 111 165 6 6 6 6 6 6 6 51.379 0.639 0.631 15.018 4.701 10.43 8.218 11.742 Tầng 1 Trục 1-5 Trục 5-9 32 32 22 22 3786.9 3377.4 0.35 0.35 0.8 0 50 0 139 124 5 5 24.314 12.914 11.4 Tầng 2-4 Trục 1-5 Trục 5-9 32 32 22 22 3036 2821.5 0.35 0.37 0 0 0 0 131 122 5 5 22.237 11.42 10.817 Tầng 5 Nhà hàng Siêu thị Thương mại 32 32 32 22 22 22 2524.5 732.6 2415.6 0.39 0.58 0.403 0 0 0 0 0 0 255 32 105 6 5 5 34.562 21.658 3.343 9.561 Chương 3: Tính năng suất lạnh Trang 30 GVHD: Nguyễn Thị Tâm Thanh SVTH: Phạm Hữu Tâm Đặng Thế Vinh Bảng 3.17: Giá trị Q7a cho các tầng, kW Khu vực dN g/kg dT g/kg V m3 ξ Vc m3/ng nq ng/h np ng Vk l/s.người Q7a kW Tầng hầm 1 Khu Fastfood Khu Cake Khu 1 Khu 2 Khu 3 Khu 4 Khu 5 21.58 21.58 21.58 21.58 21.58 21.58 21.58 9.89 9.89 9.89 9.89 9.89 9.89 9.89 94.8 90.85 2535.9 730.75 1710.35 1311.4 1955.25 0.7 0.7 0.396 0.577 0.466 0.519 0.427 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 8 8 214 62 144 111 165 6 6 6 6 6 6 6 187.805 2.335 2.308 54.891 17.186 38.127 30.04 42.918 Tầng 1 Trục 1-5 Trục 5-9 24.28 24.28 9.89 9.89 3786.9 3377.4 0.35 0.35 0.8 0 50 0 139 124 5 5 87.562 46.508 41.054 Tầng 2-4 Trục 1-5 Trục 5-9 24.28 24.28 9.89 9.89 3036 2821.5 0.35 0.37 0 0 0 0 131 122 5 5 80.074 41.121 38.953 Tầng 5 Nhà hàng Siêu thị Thương mại 24.28 24.28 24.28 9.89 9.89 9.89 2524.5 732.6 2415.6 0.39 0.58 0.403 0 0 0 0 0 0 255 32 105 6 5 5 124.425 77.951 12.043 34.431 Vậy giá trị Q7 cho các phòng là: 7 7 7h aQ Q Q= + (3-16) (theo (3-34) [1]) Bảng 3.18: Giá trị Q7 tính được cho các phòng Khu vực Q7h, kW Q7a, kW Q7, kW Tầng hầm 1 Khu Fastfood Khu Cake Khu 1 Khu 2 Khu 3 Khu 4 Khu 5 51.379 0.639 0.631 15.018 4.701 10.43 8.218 11.742 187.805 2.335 2.308 54.891 17.186 38.127 30.04 42.918 239.184 2.974 2.939 69.909 21.887 48.557 38.258 54.66 Tầng 1 Trục 1-5 Trục 5-9 24.314 12.914 11.4 87.562 46.508 41.054 111.876 59.422 52.454 Tầng 2-4 Trục 1-5 Trục 5-9 22.237 11.42 10.817 80.074 41.121 38.953 102.311 52.541 49.77 Tầng 5 Nhà hàng Siêu thị Thương mại 34.562 21.658 3.343 9.561 124.425 77.951 12.043 34.431 158.987 99.609 15.386 43.992 Chương 3: Tính năng suất lạnh Trang 31 GVHD: Nguyễn Thị Tâm Thanh SVTH: Phạm Hữu Tâm Đặng Thế Vinh 3.1.7 Nhiệt truyền qua kết cấu bao che Q8 a) Nhiệt truyền qua kết cấu bao che Q81 Đối với công trình này, do đây là một kiến trúc mở khá rộng và không có vách ngăn nên thành phần nhiệt truyền qua kết cấu bao che chỉ gồm thành phần nhiệt truyền qua tường bao (gồm truyền qua tường Q81a , và truyền qua các cột bêtông có lát lớp đá granite bên ngoài Q81b), và đối với tầng hầm 1 phía dưới là tầng hầm 2 là khu giũ xe, không có điều hòa nên sẽ có thêm thành phần nhiệt truyền qua sàn trên tầng hầm Q81c. Còn các tầng khác từ 1-4 do phía trên và phía dưới là phòng có điều hòa nên không có thành phần nhiệt truyền qua sàn. Còn tầng 5, phía trên là sàn sân thượng do đó sẽ chịu ảnh hưởng của bức xạ mặt trời nên sẽ có 2 thành phần nhiệt do bức xạ và do truyền nhiệt đã trình bày trong phần tính bức xạ ở trên. Đối với tầng hầm 1 bao bọc xung quanh các khu ẩm thực là tường gạch với diện tích đã trình bày trong chương 1 bảng 1.7. Ta đã giả thiết rằng nhiệt độ và độ ẩm không khí khu tầng hầm 1 là: 030Nt C= và 80%Nϕ = . Do đó với tầng hầm 1 cũng sẽ có thành phần truyền nhiệt qua tường bao (xem tường bao cấu tạo giống tường bao ở các tầng khác). Bảng 3.19: Cấu tạo tường bao tầng hầm 1 Khu vực Diện tích sàn, m2 Cao trần, m Diện tích tường bao, m2 Khu Fastfood 24 3.95 0 Khu Cake 23 3.95 0 Khu 1 642 3.95 177 Khu 2 185 3.95 107 Khu 3 433 3.95 253 Khu 4 332 3.95 196 Khu 5 495 3.95 175 Ta có công thức tổng quát để tính nhiệt truyền qua kết cấu bao che như sau: 81 . . .Q k F tϕ= Δ (3-17) (theo (3-39) [1]) Trong đó: ¾ k: hệ số truyền nhiệt qua tường bao, tường ngăn, W/m2K 0 1 1 1 1i T i N k R δ α λ α = = + +∑ , W/m 2K (3-18) (theo (3-40) [1]) ¾ Tα : hệ số toả nhiệt bề mặt bên trong của kết cấu bao che, 10Tα = W/m2K ¾ Nα : hệ số toả nhiệt bề mặt bên ngoài của kết cấu bao che, 20Nα = W/m2K ¾ i i δ λ : nhiệt trở của lớp vật liệu thứ i, m 2K/W ¾ iλ : hệ số dẫn nhiệt của lớp vật liệu thứ i, tra bảng 3.19 [1] Chương 3: Tính năng suất lạnh Trang 32 GVHD: Nguyễn Thị Tâm Thanh SVTH: Phạm Hữu Tâm Đặng Thế Vinh ¾ F: diện tích bề mặt kết cầu bao che, m2 ¾ tΔ : độ chênh nhiệt độ giữa bên ngoài và trong phòng. ¾ Hệ sốϕ phụ thuộc vào vị trí của kết cấu bao che tiếp xúc với không khí bên ngoài. Tiếp xúc trực tiếp với không khí bên ngoài 1ϕ = . Nhiệt truyền qua tường bao Q81a Như đã trình bày trong chương 1, ta xem tất cả tường đều có cấu tạo như sau: gồm tường xây bằng gạch rỗng, xây vữa nhẹ dày 200mm có khối lượng riêng 1350ρ = kg/m3, theo bảng 3.19 [1] hệ số dẫn nhiệt 0,5λ = W/m.K; bên ngoài là lớp vữa vôi trát mặt ngoài có khối lượng riêng 1600ρ = kg/m3, hệ số dẫn nhiệt 0,75λ = W/m.K và trong bên trong là lớp vữa vôi trát mặt trong có khối lượng riêng 1600ρ = kg/m3, hệ số dẫn nhiệt 0,6λ = W/m.K đều có bề dày là 5mm. Bỏ qua ảnh hưởng của lớp nhựa xám bọc bên ngoài và lớp sơn sơn phía tường bên trong. Do đó hệ số truyền nhiệt qua lớp tường bao là (áp dụng (3-18)): Hình 3.2: Cấu tạo tường bao 0 1 1 1 1i T i N k R δ α λ α = = + +∑ , W/m 2K 1 1,771 0,005 0, 2 0,005 1 10 0,75 0,5 0,6 20 k = + + + +  W/m2K Căn cứ vào cấu trúc bao đã phân tích ở chương 1 (từ bảng 1.3 đến bảng 1.6) ta sẽ có được diện tích tường bao nằm trong không gian cần điều hòa ở các tầng như sau: Bảng 3.20: Diện tích tường bao theo các hướng ở các tầng, m2 Hướng Bắc Hướng Nam Hướng Tây Hướng ĐôngKhu vực Trục 5-1 Trục 9-5 Trục 1-4 Trục 5-9 Trục A-F Trục F-A Tầng 1 31.82 0 0 72.835 0 0 Tầng 2-4 0 0 0 0 0 0 Tầng 5 (Trục 7-3) 0 0 0 0 0 Chương 3: Tính năng suất lạnh Trang 33 GVHD: Nguyễn Thị Tâm Thanh SVTH: Phạm Hữu Tâm Đặng Thế Vinh Như vậy qua bảng trên, ta thấy thành phần nhiệt truyền qua tường bao chỉ có đối với tầng hầm 1 và tầng 1 nằm ở 2 khu riêng biệt, khu thuộc trục 1-5 và khu thuộc trục 5-9. Vậy ta sẽ tính được thành phần nhiệt Q81a như sau: Bảng 3.21: Nhiệt truyền qua tường bao Q81a, kW Khu vực k, W/m2K F, m2 ϕ tΔ , 0C Q81a, kW Tầng hầm 1 Khu Fastfood Khu Cake Khu 1 Khu 2 Khu 3 Khu 4 Khu 5 1.77 1.77 1.77 1.77 1.77 1.77 1.77 0 0 177 107 253 196 175 1 1 1 1 1 1 1 8 8 8 8 8 8 8 12.856 0 0 2.506 1.515 3.582 2.775 2.478 Tầng 1 Trục 1-5 Trục 5-9 1.77 1.77 31.82 72.835 1 1 10 10 1.852 0.563 1.289 Nhiệt truyền qua các cột bêtông Q81b Cũng trong chương 1 ta đã giới thiệu cấu tạo của các cột bêtông gồm mặt ngoài ốp đá granit có bề dày 6mm, có hệ số dẫn nhiệt 2.1λ = W/mK, kế đến là lớp vữa ximăng dày 194mm có hệ số dẫn nhiệt 0.8λ = W/mK cột bêtông đều rộng 800mm, có hệ số dẫn nhiệt 1.33λ = W/mK. Hình 3.3: Cấu tạo một số cột bêtông Do đó hệ số truyền nhiệt qua cột bêtông là (áp dụng (3-18)): 0 1 1 1 1i T i N k R δ α λ α = = + +∑ , W/m 2K 1 1.0031 0.006 0.194 0.8 1 10 2.1 0.8 1.33 20 k = + + + +  W/m2K Dưới đây là bảng trình bày số lượng cột bêtông có liên quan đến quá trình tính Chương 3: Tính năng suất lạnh Trang 34 GVHD: Nguyễn Thị Tâm Thanh SVTH: Phạm Hữu Tâm Đặng Thế Vinh tải lạnh cho toà nhà. Bảng 3.22: Số lượng cột bêtông ảnh hưởng đến quá trình tính tải Khu vực Hướng Bắc Hướng Nam Hướng Tây Hướng Đông Tổng số cột Tầng 1 Trục 1-5 Trục 5-9 3 2 4 5 3 0 0 4 10 11 Tầng 2-4 Trục 1-5 Trục 5-9 3 2 4 5 4 0 0 4 11 11 Tầng 5 Nhà hàng Siêu thị Thương mại 0 4 0 4 0 5 4 0 0 0 0 4 8 4 9 Do mỗi tầng có cao trần khác nhau nên diện tích bề mặt truyền nhiệt của các cột bêtông cũng sẽ khác nhau. Ở đây ta bỏ qua phần diện tích cột bêtông thuộc khoảng không gian của plenum do diện tích này không lớn lắm, hơn nữa chỉ có một phần nhiệt (ta không ước tính được) sau khi truyền từ không khí bên ngoài vào cột bêtông, rồi từ cột bêtông vào plenum và từ plenum truyền vào không gian điều hòa. Diện tích bề mặt truyền nhiệt như sau: Bảng 3.23: Diện tích bề mặt truyền nhiệt cột bêtông, m2 Khu vực Chiều rộng cột, m Chiều cao cột, m Diện tích truyền nhiệt, m2 Tầng 1 0.8 3.9 3.12 Tầng 2-5 0.8 3.3 2.64 Áp dụng công thức (3-17) ta sẽ tính được thành phần nhiệt truyền qua các cột bêtông Q81b như sau: Bảng 3.24: Nhiệt truyền qua cột bêtông Q81b, kW Khu vực Số lượng cột k, W/m2K F, m2 ϕ tΔ , 0C Q81b, kW Tầng 1 Trục 1-5 Trục 5-9 10 11 1.003 1.003 3.12 3.12 1 1 10 10 0.657 0.313 0.344 Tầng 2-4 Trục 1-5 Trục 5-9 11 11 1.003 1.003 2.64 2.64 1 1 10 10 0.582 0.291 0.291 Tầng 5 Nhà hàng Siêu thị Thương mại 8 4 9 1.003 1.003 1.003 2.64 2.64 2.64 1 1 1 10 10 10 0.556 0.212 0.106 0.238 Nhiệt truyền qua sàn trên tầng hầm Q81c Chương 3: Tính năng suất lạnh Trang 35 GVHD: Nguyễn Thị Tâm Thanh SVTH: Phạm Hữu Tâm Đặng Thế Vinh Chỉ có tầng hầm 1 mới có thành phần này. Áp dụng công thức (3-17) ta có: 81 . . .Q k F tϕ= Δ Lúc đó: ¾ F: diện tích bề mặt truyền nhiệt, bằng diện tích sàn của khu nhà hàng tầng hầm 1, m2 ¾ Đối với tầng hầm không có cửa sổ nên 0.4ϕ = ¾ 032 22 10N Tt t t CΔ = − = − = ¾ Cấu tạo sàn tầng hầm 1 chỉ là sàn bêtông cốt thép dày 200mm ngoài ra không có thêm các thành phần xây dựng khác nên hệ số truyền nhiệt sẽ lớn hơn và có giá trị là: 1 3.331 0.2 1 10 1.33 20 k = + +  W/m2K Khu tầng hầm 1 gồm 1 khu fastfood, 1 khu bán các loại bánh, và 5 khu ẩm thực sang trọng khác có diện tích như trong bảng sau. Để dễ phân biệt, ta đặt tên cho 5 khu ẩm thực đó lần lượt là khu 1 cho tới khu 5. Như vậy nhiệt truyền qua sàn trên tầng hầm có giá trị là: Bảng 3.25: Nhiệt truyền qua sàn trên tầng hầm Q81c , kW Khu vực k, W/m2K F, m2 ϕ tΔ , 0C Q81c, kW Tầng hầm 1 Khu Fastfood Khu Cake Khu 1 Khu 2 Khu 3 Khu 4 Khu 5 3.33 3.33 3.33 3.33 3.33 3.33 3.33 24 23 642 185 433 332 495 0.4 0.4 0.4 0.4 0.4 0.4 0.4 10 10 10 10 10 10 10 28.424 0.32 0.306 8.551 2.464 5.768 4.422 6.593 b) Nhiệt truyền qua nền đất Q82 Đối với tầng hầm 1 chỉ có thành phần nhiệt truyền qua sàn trên tầng hầm chứ không có thành phần nhiệt truyền qua nền đất do phía dưới tầng hầm 1 còn có tầng hầm 2 là khu vực để xe cho nhân viên và du khách đến tham quan trung tâm thương mại, là không gian không cần điều hòa. Nên 82 0Q = kW.Ta có bảng kê các thành phần nhiệt thừa kW cho các tầng như sau: