Đề tài Thiết kế hệ thống điều hoà không khí cho nhà điều hành sản xuất, xí nghiệp thương mại mặt đất Nội Bài

Lời mở đầu Trong những năm gần đây, cùng với sự phát triển kinh tế cả nước, ngành Nhiệt - Lạnh nói chung và ngành điều hoà không khí nói riêng cũng đã có những bước phát triển vượt bậc, ngày càng trở nên quen thuộc trong đời sống và sản xuất. Ngày nay cùng với sự hội nhập của cả nước, điều hoà tiện nghi không chỉ được sử dụng trong các toà nhà, khách sạn, văn phòng, nhà hàng, các dịch vụ du lịch, văn hoá, y tế, thể thao mà còn cả trong các căn hộ, nhà ở, các phương tiện giao thông như ôtô, tàu hoả, tàu thuỷ,… Điều hoà công nghệ trong những năm qua đóng một vai trò quan trọng trong nhiều ngành kinh tế, góp phần nâng cao chất lượng sản phẩm, đảm bảo quy trình công nghệ trong các ngành sợi, dệt, chế biến thuốc lá, chè, in ấn, điện tử, vi điện tử, bưu điện, viễn thông, máy tính, quang học, cơ khí chính xác, hoá học,… Đối với sinh viên ngành Nhiệt - Lạnh đòi hỏi phải nắm vững các kiến thức cơ bản, các phương pháp tính toán thiết kế thì việc tìm hiểu các công việc liên quan đến công tác lắp đặt, vận hành và bảo dưỡng hệ thống điều hoà không khí,… là rất cần thiết cho công việc thưc tế sau này. Dưới sự hướng dẫn nhiệt tình của ThS.Nguyễn Mạnh Hùng, bộ môn Kỹ thuật Nhiệt trường ĐHGTVT, em đã thực hiện đề tài “Thiết kế hệ thống điều hoà không khí cho nhà điều hành sản xuất, xí nghiệp thương mại mặt đất Nội Bài” cho đồ án tốt nghiệp của mình. Mặc dù đã có nhiều cố gắng trong quá trình thực hiện đề tài song không thể tránh khỏi những thiếu sót, em rất mong nhận được những ý kiến đóng góp của các thầy cô và các bạn đọc để đề tài của em được hoàn chỉnh hơn. Em xin chân thành cảm ơn! Hà Nội ngày 30 tháng 4 năm 2007. Sinh viên thực hiện Nguyễn Kim Khánh Chương1. Tổng quan về điều hoà không khí 1.1 Tầm quan trọng của điều hoà không khí Điều hoà không khí (còn gọi là điều tiết không khí) có thể hiểu là quá trình tạo ra và duy trì ổn định trạng thái không khí trong nhà theo một chương trình định trước, không phụ thuộc vào trạng thái không khí ngoài trời. 1.1.1 Trong sinh hoạt, dân dụng Yếu tố khí hậu ảnh hưởng rất lớn tới thể trạng của con người và nó được thể hiện qua các chỉ tiêu như : nhiệt độ t, độ ẩm tương đối j, tốc độ lưu chuyển không khí w , nồng độ các chất độc hại trong không khí và độ ồn. Nhiệt độ t là yếu tố gây ra cảm giác nóng lạnh rõ rệt nhất đối với con người, do đây là yếu tố quyết định sự truyền nhiệt giữa bề mặt da và môi trường không khí xung quanh. Sự truyền nhiệt bằng đối lưu và bức xạ từ mặt da (nhiệt độ khoảng 360C) hoặc chỉ bằng dẫn nhiệt qua lớp quần áo được diễn ra khi có chênh lệch nhiệt độ giữa môi trường và bề mặt da. Khi nhiệt độ môi trường nhỏ hơn 360C, cơ thể thải nhiệt vào môi trường bằng truyền nhiệt, nếu mất nhiệt quá mức thì cơ thể sẽ có cảm giác lạnh. Khi nhiệt độ môi trường lớn hơn 360C, cơ thể sẽ nhận một phần nhiệt từ môi trường nên sẽ có cảm giác nóng. Cảm giác nóng hay lạnh còn phụ thuộc rất nhiều cường độ lao động của cơ thể. Khi cơ thể hoạt động mạnh (lao động nặng), nhu cầu thải nhiệt vào môi trường nhiều hơn khi lao động nhẹ, vì vậy ngay cả khi nhiệt độ môi trường khá thấp người ta vẫn cảm thấy nóng khi lao động nặng. Độ ẩm tương đối j là yếu tố quyết định điều kiện bay hơi mồ hôi vào không khí. Sự bay hơi nước vào không khí chỉ diễn ra khi j < 100%. Nếu không khí có độ ẩm vừa phải thì khi nhiệt độ cao, cơ thể đổ mồ hôi và mồ hôi bay vào không khí được nhiều sẽ làm cho cơ thể cảm giác dễ chịu hơn. Nếu độ ẩm j quá lớn, mồ hôi thoát ra ngoài da bay hơi kém (hoặc thậm chí không bay hơi được), trên da sẽ có mồ hôi nhấp nháp gây cảm giác khó chịu. Tốc độ lưu chuyển không khí w ảnh hưởng tới cường độ toả nhiệt và cường độ toả chất của cơ thể. Về mùa đông khi tăng tốc độ chuyển động của không khí w sẽ làm tăng sự mất nhiệt của cơ thể gây cảm giác lạnh, ngược lại về mùa hè sẽ tăng cảm giác mát mẻ.Nhưng w lớn quá mức cần thiết sẽ gây mất nhiệt cục bộ, làm cơ thể chóng mệt mỏi. Nồng độ các chất độc hại: Khi trong không khí có các chất độc hại chiếm một tỷ lệ lớn nó sẽ ảnh hưởng đến sức khỏe con người. Mức độ ảnh hưởng đến sức khoẻ con người của mỗi chất phụ thuộc vào bản chất chất độc hại, nồng độ của nó trong không khí, thời gian tiếp xúc của con người, tình trạng sức khoẻ của con người,... Các chất độc hại như: bụi, khí CO2, SO2, NH3, Cl2,... Nồng độ các chất độc hại phải ở mức độ cho phép để không ảnh hưởng đến sức khoẻ con người. Độ ồn là yếu tố quan trọng không thể bỏ qua khi thiết kế một hệ thống điều hòa không khí. Độ ồn tác động nhiều đến hệ thần kinh, gây mất tập trung vào công việc hoặc đơn giản hơn là gây sự khó chịu cho con người. Vì vậy, khi thiết kế hệ thống điều hoà không khí phải đảm bảo độ ồn nằm trong giới hạn cho phép. Tóm lại các yếu tố khí hậu ảnh hưởng rất lớn đến sức khỏe và sinh hoạt của con người. Điều hoà không khí giúp tạo ra môi trường không khí trong sạch, có nhiệt độ, độ ẩm và vận tốc gió nằm trong phạm vi ổn định phù hợp với cảm giác nhiệt của cơ thể con người, ứng với các trạng thái lao động khác nhau, làm cơ thể con người cảm thấy dễ chịu thoải mái, không nóng bức về mùa hè, rét buốt về mùa đông, bảo vệ được sức khỏe và phát huy được năng suất lao động cả chân tay lẫn trí óc. 1.1.2 Trong công nghiệp, sản xuất Thành phần không khí và các thông số vật lý của nó:nhiệt độ, độ ẩm là điều kiện cần thiết, nhiều khi là bắt buộc để tiến hành nhiều loại quá trình công nghệ khác nhau của nền công nghiệp hiện đại. Mỗi quá trình công nghệ đòi hỏi những yêu cầu khác nhau về các thông số vật lý của môi trường. Trong ngành cơ khí chính xác, chế tạo dụng cụ đo lường, dụng cụ quang học thì độ trong sạch của nhiệt độ và độ ẩm của không khí là điều kiện quyết định cho chất lượng, độ chính xác và độ bền của sản phẩm. Trong công nghiệp sợi và dệt điều hoà không khí có ý nghĩa rất quan trọng. Khi độ ẩm cao thì độ dính kết, ma sát giữa các xơ bông sẽ lớn và quá trình kéo sợi sẽ khó khăn. Ngược lại nếu độ ẩm thấp sẽ làm cho sợi dễ bị đứt, năng suất kéo sợi sẽ bị giảm. Trong công nghiệp in, nhất là in nhiều màu, in tiền,… đòi hỏi phải tiến hành trong điều kiện nhiệt độ, độ ẩm ổn định để kích thước của giấy không bị co giãn thất thường, lúc đó các mảnh màu trên bảng in mới liền khít nhau, không bị sai lệch. Ngoài ra nhiệt độ và độ ẩm của không khí ổn định còn có tác dụng giữ cho màu sắc của mực in đươc ổn định đồng đều. Các nhà máy sản xuất phim giấy ảnh thì các thông số của môi trường cũng cần được duy trì ở mức nhất định và chặt chẽ bằng hệ thống điều hoà không khí. Bụi rất dễ bám vào bề mặt của phim, giấy ảnh làm giảm chất lượng sản phẩm. Nhiệt độ cao và độ ẩm thấp sẽ làm cho giấy và phim ảnh bị cong vênh, còn nếu độ ẩm quá cao thì sẽ làm cho sản phẩm bị dính bết vào nhau. Còn rất nhiều quá trình công nghệ khác đòi hỏi những yêu cầu khác nhau về các thông số vật lý của môi trường, mà việc tạo ra một môi trường thích hợp là nhiệm vụ của lĩnh vực điều hoà không khí. Do đó điều hoà không khí có vai trò và ý nghĩa hết sức quan trọng trong công nghiệp và sản xuất. 1.1.3 Trong lĩnh vực lịch sử văn hoá và nghệ thuật Việc bảo quản những giá trị vĩ đại của văn hoá-lịch sử, những tác phẩm nghệ thuật như tranh ảnh, tượng, sách cổ, hiện vật,... trong các phòng trưng bày, viện bảo tàng, thư viện,... lưu trưyền cho nhiều thế hệ mai sau đồng nghĩa với việc duy trì được một môi trường không khí có các thông số vật lý thích hợp để có thể làm chậm lại hoặc ngưng hẳn quá trình phá huỷ của nó. Tóm lại, điều hoà không khí giữ một vai trò, ý nghĩa rất quan trọng trong đời sống, sinh hoạt của con người cũng như trong công nghiệp sản xuất, đồng thời nó cũng có những ý nghĩa vô cùng to lớn đối với việc bảo tồn các giá trị văn hóa và lịch sử. 1.2 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 xử lý không khí như sưởi ấm, làm lạnh, khử ẩm, gia ẩm,... điều chỉnh, khống chế và duy trì các thông số vi khí hậu trong nhà như nhiệt độ, độ ẩm, độ sạch, sự tuần hoàn phân phối không khí trong phòng nhằm đáp ứng nhu cầu tiện nghi và công nghệ. Việc phân loại hệ thống điều hoà không khí là rất phứa tạp vì chúng quá đa dạng và phong phú đáp ứng nhiều ứng dụng cụ thể của hầu hết các ngành kinh tế. Có rất nhiều cách phân loại khác nhau nhưng có thể phân loại theo các đặc điểm chủ yếu sau: 1.2.1 Theo mục đích sử dụng Theo mục đích sử dụng có thể phân ra làm hai hệ thống điều hoà không khí là hệ thống điều hoà tiện nghi và hệ thống điều hoà công nghệ. 1.2.1.1 Hệ thống điều hoà tiện nghi Hệ thống điều hoà tiện nghi chỉ quan tâm tới nhiệt độ trong phòng, còn độ ẩm của không khí cho phép dao động trong phạm vi khá rộng (từ 30% đến 70%). Điều hoà tiện nghi thường dùng trong sinh hoạt dân dụng (nhà ở, nhà hàng, các công trình văn hoá, thể thao,... và một số xí nghiệp không có yêu cầu khắt khe về độ ẩm), do đó hệ thống không có thiết bị tăng ẩm, các thiết bị điều khiển tự động tương đối đơn giản. 1.2.1.2 Hệ thống điều hoà công nghệ Hệ thống điều hoà công nghệ yêu cầu duy trì nghiêm ngặt cả về nhiệt độ và độ ẩm (theo yêu cầu của công nghệ). Điều hoà công nghệ thường gặp trong sản xuất sợi dệt, các phòng bảo quản v.v... trong hệ thống cần có thiết bị tăng ẩm và các thiết bị điều khiển phức tạp hơn (do cần bảo quản duy trì đồng thời nhiệt độ và độ ẩm theo chương trình định trước). 1.2.2 Theo mức độ tin cậy và kinh tế (tính chất quan trọng) Theo cách này có thể phân chia các hệ thống điều hoà không khí theo ba cấp: 1.2.2.1 Hệ thống cấp 1 Đây là hệ thống có độ tin cậy cao, các thiết bị của hệ thống có thể duy trì các thông số không khí trong nhà thoả mãn mọi điều kiện thời tiết (từ giá trị thấp nhất đến giá trị cao nhất). 1.2.2.2 Hệ thống cấp 2 Hệ thống này có độ tin cậy thấp hơn hệ thống cấp 1, những sai số có thể tới 200 giờ trong một năm, nghĩa là các thông số trong nhà có thể cho phép sai lệch so với tính toán khi nhiệt độ và độ ẩm ngoài trời đạt các giá trị cực đại hoặc cực tiểu (theo thống kê nhiều năm). 1.2.2.3 Hệ thống cấp 3 Hệ thống cấp 3 duy trì các thông số trong nhà trong một phạm vi cho phép với một sai lệch tới 400 giờ trong một năm, (nghĩa là vào mùa đông có thể không có sưởi ấm). 1.2.3 Theo tính tập trung (phạm vi tác dụng hoặc quy mô) của hệ thống Theo tính chất này phân ra hệ thống điều hoà cục bộ, hệ thống điều hoà tổ hợp gọn (với các cụm máy gọn) và hệ thống trung tâm nước. 1.2.3.1 Hệ thống điều hoà cục bộ Hệ thống điều hoà không khí cục bộ là các tổ hợp máy đơn lẻ có công suất bé, tất cả các khâu của hệ thống được lắp ráp sẵn trong các vỏ nên rất tiện cho lắp đặt, vận hành (thường quen gọi là máy điều hoà). Các máy điều hoà cục bộ rất ít khi dùng cho điều hoà công nghệ. Hệ thống điều hoà cục bộ gồm hai loại chính là máy điều hoà cửa số và máy điều hoà tách năng suất lạnh đến 7 kw (24.000 Btu/h). + Máy điều hoà cửa số: là loại máy nhỏ nhất cả về năng suất lạnh ( không quá 7 kw) và kích thước cũng như khối lượng, một chiều hoặc hai chiều, thường được bố trí qua cửa sổ hoặc qua vách, còn được gọi là máy điều hoà 1 cụm, máy điều hoà phòng. Toàn bộ các thiết bị chính như máy nén, dàn ngưng, dàn bay hơi, quạt giải nhiệt, quạt gió lạnh, các thiết bị điều khiển, điều chỉnh tự động, pin lọc gió, khử mùi của gió tươi cũng như các thiết bị phụ khác được lắp đặt trong một vỏ gọn nhẹ. * Ưu điểm: Việc lắp đặt và vận hành máy điều hoà cửa sổ đơn giản , có sưởi mùa đông bằng bơm nhiệt, có khả năng lấy gió tươi qua cửa lấy gió tươi, vốn đầu tư thấp vì giá rẻ do được sản xuất hàng loạt, thích hợp cho các phòng nhỏ, căn hộ gia đình,… * Nhược điểm: Nhiệt độ phòng được điều chỉnh nhờ thermostat với độ dao động khá lớn độ ẩm tự biến đổi theo nên không khống chế được độ ẩm điều chỉnh theo kiểu on-off, khả năng làm sạch không khí kém, độ ồn cao, khó bố trí trong phòng hơn so với loại 2 cụm, khó sử dụng cho các toà nhà cao tầng vì làm mất mĩ quan và phá vỡ kiến trúc. + Máy điều hoà tách: Đây là hệ thống có một dàn nóng đặt ngoài nhà và hai hoặc nhiều hơn hai dàn lạnh đặt trong nhà. Loại này gồm có máy điều hoà hai cụm và máy điều hoà nhiều cụm. * Ưu điểm: Máy điều hoà hai cụm và máy điều hoà nhiều cụm có nhiều ưu điểm trong việc giảm được tiếng ồn trong nhà rất phù hợp với yêu cầu tiện nghi nên được sử dụng rộng rãi trong gia đình, dễ lắp đặt, dễ bố trí dàn lạnh và dàn nóng, ít phụ thuộc hơn vào kết cấu nhà, đỡ tốn diện tích lắp đặt, chỉ phải đục tường lỗ nhỏ đường kính 70 mm, đảm bảo thẩm mỹ cao. * Nhược điểm: Chủ yếu là không lấy được gió tươi nên cần có quạt lấy gió tươi, ống dẫn gas dài hơn, dây điện tốn nhiều hơn, giá thành đắt hơn, ồn phía ngoài nhà có thể làm ảnh hưởng đến các hộ bên cạnh. 1.2.3.2 Hệ thống điều hoà (tổ hợp) gọn A. Máy điều hoà tách a. Máy điều hoà tách không ống gió Máy điều hoà tách của hệ thống điều hoà gọn và của hệ thống điều hoà cục bộ chỉ khác nhau về cỡ máy hay năng suất lạnh. Do năng suất lạnh lớn hơn nên kết cấu cụm dàn nóng và cụm dàn lạnh có nhiều kiểu dáng hơn. Cụm dàn nóng có kiểu 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... 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 gió cho cả phòng lớn hoặc nhiều phòng khác nhau. * Ưu, nhược điểm của loại máy này cũng giống như máy điều hoà cục bộ 2 cụm. * Nhược điểm chính của máy này là không có khả năng lấy gió tươi nên cần có thông gió đặc biệt cho các không gian đông người hội họp, làm việc khi gió lọt qua cửa không đủ cung cấp oxi cho phòng. Thông gió theo kiểu này dễ gây đọng sương vì khí tươi có nhiệt độ và độ ẩm lớn. b. Máy điều hoà tách có ống gió Máy điều hoà tách có ống gió thường được gọi là máy điều hoà thương nghiệp kiểu tách, năng suất lạnh từ 12.000 Btu/h đến 240.000 Btu/h. Dàn lạnh bố trí quạt ly tâm cột áp cao nên có thể lắp thêm ống gió để phân phối đều gió trong phòng rộng hoặc đưa gió đi xa phân phối cho nhiều phòng khác nhau. * Dàn lạnh có chiều cao nhỏ để dễ dàng lắp đặt trong trần giả, chỉ cần mở một nắp bên cụm dàn để sửa chữa lắp đặt làm cho diện tích lắp đặt và dịch vụ đạt tối thiểu. c. Máy điều hoà dàn ngưng đặt xa Đại bộ phận các máy điều hoà tách có máy nén bố trí chung với cụm dàn nóng. Nhưng trong một số trường hợp, máy nén lại nằm trong cụm dàn lạnh. Trường hợp này người ta gọi là máy điều hoà có dàn ngưng đặt xa. * Ưu nhược điểm của máy điều hoà dàn ngưng đặt xa cũng có chung các ưu nhược điểm của máy điều hoà tách. Tuy nhiên do đặc điểm máy nén bố trí ở cụm dàn lạnh nên độ ồn trong nhà cao. Chính vì lý do đó, máy điều hoà dàn ngưng đặt xa không thích hợp cho điều hoà tiện nghi. Chỉ nên sử dụng loại máy này cho điều hoà công nghệ hoặc thương nghiệp trong các phân xưởng hoặc cửa hàng, những nơi chấp nhận được tiếng ồn của nó. B. Máy điều hoà nguyên cụm a. Máy điều hoà lắp mái Máy điều hoà lắp mái là máy 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 với nhau thành một khối duy nhất. Quạt dàn lạnh là loại quạt ly tâm cột áp cao. Máy được bố trí ống phân phối gió lạnh và ống gió hồi. * Ưu nhựơc điểm của máy điều hoà lắp mái là ngoài khả năng lắp đặt máy trên mái bằng của phòng điều hoà còn có khả năng lắp máy ở ban công hoặc mái hiên hoặc giá chìa sau đó bố trí đường ống gió cấp và gió hồi là được, kích thước máy gọn nhẹ, đỡ ồn và đỡ rung hơn. b. Máy điều hoà nguyên cụm giải nhiệt nước Do bình ngưng giải nhiệt nước rất gọn nhẹ, không chiếm diện tích và thể tích lắp đặt lớn như dàn ngưng giải nhiệt gió nên thường được bố trí cùng với máy nén và dàn bay hơi thành một tổ hợp hoàn chỉnh. Toàn bộ máy và thiết bị lạnh như máy nén, bình ngưng, dàn bay hơi và các thiết bị khác được bố trí gọn trong một vỏ dạng tủ. Do bình ngưng làm mát bằng nước nên máy thường đi kèm với tháp giải nhiệt và bơm nước. Tủ có cửa gió cấp để lắp đường ống gió phân phối và có cửa gió hồi cũng như cửa lấy gió tươI và các phin lọc tren các đường ống gió. Máy chủ yếu dùng cho điều hoà công nghệ và thương nghiệp. * Máy điều hoà nguyên cụm giải nhiệt nước có ưu điểm cơ bản là: - Được sản xuất hàng loạt và lắp ráp hoàn chỉnh tại các nhà máy nên có độ tin cậy, tuổi thọ và mức độ tự động cao,giá thành rẻ, máy gọn nhẹ,chỉ cần nối với hệ thống nước làm mát và hệ thống ống gió nếu cần là sẵn sàng hoạt động. - Vận hành kinh tế trong điều kiện tải thay đổi. - Lắp đặt nhanh chóng, không cần thợ chuyên nghanh lạnh, vận hành bảo dưỡng sửa chữa, vận chuyển dễ dàng. - Có cửa lấy gió tươi. - Bố trí dễ dàng cho các phân xưởng sản xuất(sợi, dệt) và các nhà hàng, siêu thị, chấp nhận được độ ồn cao. * Nếu dùng cho điều hoà tiện nghi phải có buồng máy cách âm và bố trí tiêu âm cho cả ống gió cấp và gió hồi. c. Máy điều hoà VRV Máy điều hoà VRV một hệ thống điều hoà không khí có lưu lượng môi chất thay đổi được. Máy VRV thực chất là phát triển máy điều hoà tách về mặt năng suất lạnh cũng như số dàn lạnh trực tiếp đặt trong các phòng (lên tới 8 thậm chí 16 cụm dàn lạnh), tăng chiều cao lắp đặt và chiều cao đường ống giữa cụm dàn nóng và dàn lạnh để có thể ứng dụng cho các toà nhà cao tầng kiểu văn phòng và khách sạn, mà từ trước hầu như chỉ có hệ thống điều hoà trung tâm nước lạnh đảm nhiệm, vì so với ống gió ống môi chất lạnh nhỏ hơn nhiều. Máy điều hoà VRV chủ yếu dùng cho điều hoà tiện nghi. * Các đặc điểm cơ bản của máy điều hoà VRV: - Tổ ngưng tụ có 2 máy nén trong đó một máy nén điều chỉnh năng suất lạnh theo kiểu on-off, còn ,một ,máy điều chỉnh bậc theo máy biến tần nên số bậc điều chỉnh từ 0 đến 100% gồm 21 bậc, đảm bảo năng lượng tiết kiệm rất hiệu quả. - Các thông số vi khí hậu được khống chế phù hợp với từng nhu cầu vùng, kết nối trong mạng điều khiển trung tâm. - Các máy VRV có các dây công suất hợp lý lắp ghép với nhau thành các mạng đáp ứng nhu cầu năng suất lạnh khác nhau từ nhỏ (7 kW) đến hàng ngàn kW cho các toà nhà cao tầng hàng trăm mét với hàng ngàn phòng đa chức năng. - VRV giải quyết tốt vấn đề hồi dầu về máy nén do đó cụm dàn nóng có thể cao hơn dàn lạnh đến 50 m và các dàn lạnh có thể đặt cách nhau cao tới 150m tạo điều kiện chp việc bố trí máy dễ dàng trong các nhà cao tầng, văn phòng, khách sạn mà trước đây chỉ có hệ trung tâm nước đảm nhiệm. - Do đường ống dẫn ga dài,nên phải dùng máy biến tần điều chỉnh năng suất lạnh, làm cho hệ số lạnh không những đươc cải thiện mà còn vượt nhiều hệ máy thông dụng. - Độ tin cậy do các chi tiết lắp ráp được chế tạo toàn bộ tại nhà máy với chất lưọng cao. - Khả năng bảo dưỡng sửa chữa rất năng động và nhanh chóng nhờ các thiết bị tự phát hiện hư hỏng chuyên dùng. - So với hệ trung tâm nước, hệ VRV rất gọn nhẹ vì cụm dàn nóng bố trí trên tầng thượng hoặc bên sườn toà nhà còn đường ống dẫn môi chất lạnh có kích thước nhỏ hơn nhiều so với đường ống nước lạnh và đường ống gió. - Hệ VRV có 9 kiểu dàn lạnh khác nhau với tối đa 6 cấp năng suất lạnh (đặt trên sàn, tủ tường, treo tường, giấu tường, treo trần, giấu trần, giấu trần cassette kiểu góc, giấu trần cassette một, hai và nhiều cửa thổi giấu trần có ống gió) rất đa dạng và phong phú nên dễ dàng thích hợp với các kiểu kiến trúc khác nhau, đáp ứng thẩm mĩ đa dạng của khách hàng. - Có thể kết hợp làm lạnh và sưởi ấm phòng trong cùng một hệ thống kiểu bơm nhiệt hoặc thu hồi nhiệt hiệu suất cao. * Giống như máy điều hoà 2 cụm, máy VRV có nhược điểm là không lấy được gió tươi vì vậy phải có quạt lấy gió tươi từ bên ngoài. 1.2.3.3 Hệ thống điều hoà trung tâm nước Hệ thống điều hoà trung tâm nước là hệ thống sử dụng nước lạnh 70C để làm lạnh không khí qua các dàn trao đổi nhiệt FCU và AHU. Hệ thống điều hoà trung tâm nước chủ yếu gồm: - Máy làm lạnh nước (Water Chiller), hay máy sản xuất nước lạnh từ 120C xuống 70C. - Hệ thống dẫn nước lạnh. - Hệ thống nước giải nhiệt. - Nguồn nhiệt để sưởi ấm dùng để điều chỉnh độ ẩm và sưởi ấm mùa đông do nồi hơi nước nóng hoặc thanh điện trở cung cấp. - Các dàn trao đổi nhiệt để làm lạnh hoặc sưởi ấm không khí bằng nước nóng FCU (Fan Coil Unit) hoặc AHU (Air Handling Unit). - Hệ thống gió tươi, gió hồi, vận chuyển và phân phối không khí. - Hệ thống tiêu âm và giảm âm. - Hệ thống lọc bụi, thanh trùng và triệt khuẩn cho không khí. - Hệ thống tự động điều chỉnh nhiệt độ, độ ẩm phòng, điều chỉnh gió tươi, gió hồi và phân phối khí, điều chỉnh năng suất lạnh và điều khiển cũng như báo hiệu và bảo vệ toàn bộ hệ thống. * Ưu điểm cơ bản của hệ thống điều hoà trung tâm nước. - Có vòng tuần hoàn an toàn là nước nên không sợ ngộ độc hoặc tai nạn do rò rỉ môi chất lạnh ra ngoài, vì nước hoàn toàn không độc hại. - Có thể khống chế nhiệt ẩm trong không gian điều hoà theo từng phòng riêng rẽ, ổn định và duy trì các điều kiện vi khí hậu tốt nhất. - Thích hợp cho các toà nhà như các khách sạn, văn phòng với mọi chiều cao và mọi kiểu kiến trúc, không phá vỡ cảnh quan. - ống nước so với ống thông gió nhỏ hơn nhiều do đó kiệm được nguyên vật liệu xây dựng. - Có khả năng xử lý độ sạch không khí cao, đáp ứng mọi yêu cầu đề ra cả về độ sạch bụi bẩn, tạp chất hoá chất và mùi... - ít phải bảo dưỡng sửa chữa… - Năng suất lạnh gần như không bị hạn chế. - So với hệ thống điều hoà VRV, vòng tuần hoàn môi chất lạnh đơn giản hơn nhiều nên rất dễ kiểm soát * Nhược điểm của hệ thống trung tâm nước. - Vì dùng nước làm chất tải lạnh nên về mặt nhiệt động, tổn thất exergy lớn hơn... - Cần phải bố trí hệ thống lấy gió tươi cho các FCU. - Vấn đề cách nhiệt đường ống nước lạnh và cả khay nước ngưng khá phức tạp đặc biệt do đọng ẩm vì độ ẩm ở Việt Nam khá cao. - Lắp đặt hệ thống khó khăn. - Đòi hỏi công nhân vận hành lành nghề. - Cần định kỳ sửa chữa bảo dưỡng máy lạnh và các dàn FCU. 1.2.4 Theo đặc tính cửa thiết bị Trong các hệ thống điều hoà không khí ở nước ta thì các máy lạnh đóng vai trò rất quan trọng, vì vậy có thể phân loại các hệ thống điều hoà không khí theo đặc tính của máy: máy điều hoà cửa sổ, máy điều hoà kiểu tủ, máy điều hoà làm mát bằng nước hoặc bằng không khí, máy điều hoà một chiều (máy lạnh), máy điều hoà hai chiều (bơm nhiệt). Các máy điều hoà kể trên tuy chỉ là một thành phần (khâu) của hệ thống, nhưng nhiều khi chính là yếu tố thể hiện đặc tính của hệ thống. Tóm lại, hệ thống điều hoà dù mục đích điều hoà tiện nghi hay điều hoà công nghệ, dù được phân loại cách này hay cách khác… thì cũng đều có đủ 4 khâu (xử lý không khí, vận chuyển và phân phối không khí, cung cấp năng lượng: cấp lạnh, cấp nhiệt, cấp nước, điều khiển tự động), trong đó máy lạnh (để cung cấp lạnh) là bộ phận quan trọng nhất của hệ thống điều hoà không khí ở xứ nóng. Chương 2. các số liệu ban đầu 2.1. Giới thiệu về công trình Nhà điều hành sản xuất xí nghiệp thương mại mặt đất Nội Bài là một toà nhà lớn kiến trúc hiện đại 5 tầng trên 20 m, toạ lạc trên mặt bằng rộng trên 2500 m2, nằm sát trên đường ra sân bay Nội Bài. Mặt tiền hướng Nam và hướng ra mặt đường lớn, bên phải của toà nhà hướng Đông với khu đất rộng, bên trái của toà nhà hướng Tây cạnh con đường nhỏ và khu nhà cấp bốn của dân, phía sau toà nhà hướng Bắc là khu nhà cấp bốn của công nhân. Đây là toà nhà cao tầng được xây dựng với nhiệm vụ chính là phục vụ cho toàn bộ cán bộ lãnh đạo và nhân viên của các xí nghiệp sản xuất thương mại mặt đất Nội Bài làm việc, học tập, huấn luyện… Tầng 1 của toà nhà có diện tích 816 m2 bao gồm 9 phòng. Trong đó có 4 phòng có cùng diện tích 32 m2, hai phòng có cùng diện tích 40 m2, một phòng có diện tích 64 m2 và hai phòng có cùng diện tích 80 m2. Tất cả các phòng ở tầng 1 dùng để phục vụ cho các trưởng phòng, phó phòng, kế toán, tài vụ… làm việc. Tầng 2 của toà nhà cũng có diện tích 816 m2 bao gồm 9 phòng tương tự tầng 1 và thêm 1 phòng khách diện tích 80 m2. Tất cả các phòng ở tầng 2 dùng để phục vụ giám đốc, hai phó giám đốc và nhân viên làm việc. Tầng 3 và tầng 4 của toà nhà có cùng diện tích 736 m2 bao gồm 5 phòng. Trong đó có 4 phòng cùng diện tích 96 m2 phục vụ nhân viên làm việc và 1 phòng khách có diện tích 64 m2. Tầng 5 của toà nhà cũng có diện tích 736 m2 bao gồm 5 phòng tượng tự tầng 3 và tầng 4. Nhưng ngoại trừ phòng khách, bốn phòng còn lại mục đích dùng làm phòng họp, phòng học-huấn luyện. Chiều cao của mỗi tầng là 4 m. Về kết cấu, công trình được xây dựng theo kiểu nhà khung bê tông cốt thép truyền thống. Tường bao phía sau và hai bên toà nhà dày 22 cm, mặt tiền, tường ngăn giữa các phòng và giữa phòng và hành lang (không gian đệm) hoàn toàn là kính một lớp màu xanh dày 1 cm, bên trong có rèm, trên mái toà nhà thiết kế dạng vòm lợp tôn cách nhiệt màu xanh. Điều này tạo nên một vẻ đẹp thanh thoát, gọn nhẹ, hiện đại cho công trình. Ngoài ra công trình còn có hệ thống 1 thang máy và hai cầu thang bộ chạy suốt từ tâng 1 đến tầng 5. Cầu thang máy được bố trí hệ thống quạt áp dương đề phòng các trường hợp hoả hoạn để có thể thoát nạn dễ dàng. Mỗi tầng có 5 khu vệ sinh riêng biệt. Toà nhà được xây dựng ở Hà Nội, nằm trong vùng nhiệt đới gió mùa ẩm. Vì vậy việc xây dựng hệ thống điều hoà không khí ở đây là hoàn toàn cần thiết và đòi hỏi cao về kỹ thuật. Hầu hết diện tích của toà nhà được xây dựng làm văn phòng nên hệ thống điều hoà không khí ở đây cần đáp ứng điều kiện tiện nghi, thoả mãn nhu cầu vi khí hậu đồng thòi không ảnh hưởng tới kết cấu xây dựng, trang trí nội thất trong nhà cũng như cảnh quan kiến trúc, sân cảnh cây cối bên ngoài toà nhà,… Bảng 2.1. Thông số và kích thước các phòng và các tầng của toà nhà Tầng Phòng Sử dụng Diệntích, m2 Chiều cao, m Diện tích tường bao, m2 Diện tích kính bao m2 1 101 Văn phòng 32 4 16 80 102 Văn phòng 64 4 32 96 103 Văn phòng 32 4 16 80 104 Văn phòng 32 4 16 80 105 Văn phòng 32 4 16 80 106 Văn phòng 40 4 0 112 107 Văn phòng 80 4 0 144 108 Văn phòng 80 4 0 144 109 Văn phòng 40 4 0 112 2 201 Văn phòng 32 4 16 80 202 Văn phòng 64 4 32 96 203 P. giám đốc 32 4 16 80 204 P. phó giám đốc 32 4 16 80 205 P. phó giám đốc 32 4 16 80 206 Văn phòng 40 4 0 112 207 Văn phòng 80 4 0 144 208 Phòng khách 80 4 0 144 209 Văn phòng 80 4 0 144 210 Văn phòng 40 4 0 112 Bảng 2.1. Thông số và kích thước các phòng và các tầng của toà nhà (tiếp) Tầng Phòng Mục đích sử dụng Diệntích, m2 Chiều cao, m Diện tích tường bao, m2 Diện tích kính bao m2 3 301 Văn phòng 96 4 48 112 302 Văn phòng 96 4 48 112 303 Văn phòng 96 4 0 160 304 Phòng khách 64 4 0 128 305 Văn phòng 96 4 0 160 4 401 Văn phòng 96 4 48 112 402 Văn phòng 96 4 48 112 403 Văn phòng 96 4 0 160 404 Phòng khách 64 4 0 128 405 Văn phòng 96 4 0 160 5 501 Phòng họp 96 4 48 112 502 Học, huấn luyện 96 4 48 112 503 Học, huấn luyện 96 4 0 160 504 Phòng khách 64 4 0 128 505 Phòng họp 96 4 0 160 2.2 Chọn các thông số thiết kế 2.2.1 Chọn cấp điều hoà không khí Theo mức độ quan trọng của công trình, điều hoà không khí được chia thành 3 cấp là: Hệ thống cấp 1, hệ thống cấp 2 và hệ thống cấp 3 (đã giới thiệu ở mục 1.2.2). Cấp điều hoà không khí cần chọn cho công trình phụ thuộc vào các yêu cầu chính sau: - Yêu cầu về sự quan trọng của điều hoà không khí đối với công trình. - Yêu cầu của chủ đầu tư. - Khả năng vốn đầu tư ban đầu. Hệ thống cấp 1 tuy có độ tin cậy cao nhưng đắt tiền nên chỉ sử dụng cho những công trình điều hoà tiện nghi đặc biệt quan trọng hoặc các công trình điều hoà công nghệ yêu cầu nghiêm ngặt: ví dụ như Lăng chủ tịch Hồ Chí Minh, điều hoà công nghệ cho các phân xưởng linh kiện điện tử, quang học, cơ khí chính xác, các phân xưởng sản xuất thuốc hoặc dược liệu đặc biệt,.... Hệ thống cấp 2 có độ tin cậy thấp hơn cấp 1 nhưng thiết bị của hệ thống cũng có giá thành rất cao, nó thích hợp với các công trình hiện đại như: khách sạn 5 sao, bệnh viện Quốc tế,... Hệ thống cấp 3 tuy có độ tin cậy không cao nhưng rẻ tiền nên thường được sử dụng trong các công trình xây dựng dân dụng, nơi công cộng như rạp hát, thư viện, hội trường, công sở... hoặc các xí nghiệp không đòi hỏi nghiêm ngặt về chế độ nhiệt ẩm. Qua phân tích đặc điểm của công trình: " Nhà điều hành sản xuất xí nghiệp thương mại mặt đất Nội Bài " cho thấy: - Đây là một công trình mang tính công cộng, không đòi hỏi nghiêm ngặt về chế độ nhiệt ẩm, các phòng luôn có người ra vào nên việc duy trì chính xác các thông số nhiệt ẩm trong nhà với mọi phạm vi nhiệt độ ngoài trời là rất khó và sẽ trở nên lãng phí nếu sử dụng hệ thống cáp 1 hoặc hệ thống cấp 2. - Mặt khác với quy mô công trình như đã giới thiệu ở trên thì chi phí đầu tư, lắp đặt và vận hành hệ thống điều hoà không khí ở đây chắc chắn sẽ không nhỏ. Do vậy hệ thống điều hoà không khí được lựa chọn để sử dụng cho công trình này là hệ thống cấp 3. 2.2.2 Chọn các thông số tính toán không khí trong nhà Thông số tính toán trong nhà của không khí được chọn theo yêu cầu tiện nghi của con người. Theo TCVN 5687 -1992 [1], các thông số vi khí hậu thích ứng với các trạng thái lao động khác nhau của con người được giới thiệu trên bảng 2.2, trong đó t - nhiệt độ, j - độ ẩm tương đối và w là tốc độ không khí. Bảng 2.2. Thông số vi khí hậu tối ưu thích ứng với các trạng thái lao động (Phụ lục 1- TCVN5687-1992) Trạng thái Lao động Mùa đông Mùa hè t, 0C j, % w, m/s t, 0C j, % w, m/s Nghỉ ngơi 20 á 24 60 á 75 0,1 á 0,3 24 á 27 60 á 75 0,3 á 0,5 Lao động nhẹ 20 á 24 0,3 á 0,5 24 á 27 0,5 á 0,7 Lao động vừa 20 á 22 0,3 á 0,5 23 á 26 0,7 á 1,0 Lao động nặng 18 á 20 0,3 á 0,5 22 á 25 0,7 á 1,5 Dựa vào yêu cầu tiện nghi của con người và bảng 2.2 ta chọn thông số trong nhà như sau: - Mùa hè: + Nhiệt độ trong nhà tT = 240C + Độ ẩm trong nhà jT = 60% Từ các thông số trên, dựa vào đồ thị I-d của không khí ẩm ta tìm được các thông số còn lại: + Entanpy: IT = 52 kJ/ kg + Độ chứa ẩm: dT = 11 g/ kg - Mùa đông: + Nhiệt độ trong nhà: tT = 220C + Độ ẩm trong nhà: jT = 60% Từ các thông số trên, dựa vào đồ thị I-d của không khí ẩm ta tìm được các thông số còn lại: + Entanpy: IT = 47,5 kJ/ kg + Độ chứa ẩm: dT = 10 g/ kg Đối với các hành lang, để tránh sự chênh lệch nhiệt độ quá lớn giữa các vùng, gây ra sốc nhiệt đối với con người, vì vậy ta dùng không gian của các hành lang làm các không gian đệm, tại các vùng này, ta chọn các thông số nhiệt độ và độ ẩm như sau: - Mùa hè: + Nhiệt độ không gian đệm: tĐ = 300C + Độ ẩm không gian đệm: jĐ = 60% Từ các thông số trên, dựa vào đồ thị I-d của không khí ẩm ta tìm đựơc các thông số còn lại: + Entanpy: IĐ = 71 kJ/ kg + Độ chứa ẩm: dĐ = 16 g/ kg - Mùa đông: + Nhiệt độ không gian đệm: tĐ = 160C + Độ ẩm không gian đệm: jĐ = 60% Từ các thông số trên, dựa vào đồ thị I-d của không khí ẩm ta tìm được các thông số còn lại: + Entanpy: : IĐ = 33 kJ/ kg + Độ chứa ẩm: jĐ = 7 g/ kg Bảng 2.3 Thông số tính toán của không khí trong nhà Không gian Mùa Thông số Nhiệt độ, 0C Độ ẩm, % Entanpy, kJ/kg Độ chứa ẩm, g/kg Trong nhà Hè 24 60 52 11 Đông 22 60 47,5 10 Không gian đệm Hè 30 60 71 16 Đông 16 60 33 7 2.2.3 Chọn các thông số tính toán không khí ngoài trời Thông số tính toán ngoài trời tN và được chọn theo tiêu chuẩn Việt Nam TCVN 4088-85 và TCVN 5687-1992 [1]. Công trình được xây dựng ở Hà Nội và hệ thống điều hoà không khí được chọn ở đây là hệ thống cấp 3 nên các thông số tính toán không khí ngoài trời được chọn theo bảng 1.8 [1]. Các thông số trong bảng 2.4: - Nhiệt độ ngoài trời ttb max chính là nhiệt độ trung bình của tháng nóng nhất (mùa hè). - Nhiệt độ ngoài trời ttb min chính là nhiệt độ trung bình của tháng lạnh nhất (mùa đông). - Độ ẩm ngoài trời chính là độ ẩm lúc 13á15 h của tháng nóng nhất (mùa hè) và tháng lạnh nhất (mùa đông). Bảng 2.4 Thông số tính toán của không khí ngoài trời Không gian Mùa Thông số Nhiệt độ, 0C Độ ẩm, % Entanpy, kJ/kg Độ chứa ẩm, g/kg Ngoài trời Mùa hè 32,8 66 86,3 21 Mùa đông 13,8 64 30 6,5 Chương 3: Tính cân bằng nhiệt ẩm Sau khi đã xác định được các thông số tính toán của không khí trong nhà và ngoài trời, cần xác lập cân bằng nhiệt ẩm cho công trình, vì đó là cơ sở quan trọng nhất liên quan đến việc chọn phương án điều hoà cho công trình (tức là chọn hệ thống kiểu gì, công suất máy bao nhiêu và cách bố trí các các thiết bị…). Có rất nhiều phương pháp tính cân bằng nhiệt ẩm khác nhau để xác định năng suất lạnh yêu cầu khác nhau, nhưng có hai phương pháp hay dùng là phương pháp truyền thống và phương pháp Carrier. Trong bản đồ án tốt nghiệp này phần tính toán cân bằng nhiệt ẩm ở đây thực hiện theo phương pháp truyền thống. 3.1 Tính nhiệt thừa QT Xác định các nguồn nhiệt toả vào phòng từ các nguồn khác nhau như do người, máy móc, chiếu sáng, rò lọt không khí, bức xạ mặt trời, thẩm thấu qua kết cấu bao che… QT = Qtoả + Qtt, W QT - nhiệt thừa trong phòng, Qtoả - nhiệt toả ra trong phòng, W Qtt - nhiệt thẩm thấu từ bên ngoài vào qua kết cấu bao che do chênh nhiệt độ, W 3.1.1 Tính nhiệt toả Qtoả Qtoả = Q1+ Q2+ Q3+ Q4+ Q5+ Q5+ Q6+ Q7+ Q8, W Trong đó: Q1 - nhiệt toả từ máy móc, W Q2 - nhiệt toả từ đèn chiếu sáng, W Q3 - nhiệt toả từ người, W Q4 - nhiệt toả từ bán thành phẩm, W Q5 - nhiệt toả từ bề mặt thiết bị trao đổi nhiệt, W Q6 - nhiệt toả từ bức xạ mặt trời qua cửa kính, W Q7 - nhiệt toả do bức xạ mặt trời qua kết cấu bao che, W Q8 - nhiệt toả do rò lọt không khí qua cửa, W 3.1.1.1 Tính nhiệt toả ra từ máy móc Phương pháp chung nhất để tính lượng nhiệt do máy móc (thiết bị) toả ra là tính theo công suất động cơ điện của máy (coi điện năng được biến đổi hoàn toàn thành nhiệt năng). Chú ý nhiệt toả ra từ máy móc (thiết bị) ở cả hai mùa là như nhau, được xác định theo công thức (3.12) [1]. Q1 = Nđc.Ktt.Kđt.(), W Nđc - công suất động cơ lắp đăt của máy, W Ktt - hệ số phụ tải Kđt - hệ số đồng thời Kt - hệ số thải nhiệt - hiệu suất làm việc của động cơ Như phần giới thiệu công trình đã nêu, các phòng trong nhà được sử dụng vào những mục đích như làm văn phòng, phòng khách, phòng họp, phòng học-huấn luyện nên các máy móc (thiết bị) được sử dụng chủ yếu là máy vi tính, ti vi, máy chiếu, bình nước nóng. Máy tính có công suất là: Nđc = 250 W Ti vi có công suất là: Nđc = 150 W Máy chiếu công suất là: Nđc = 400 W Bình nước nóng công suất là: Nđc = 500 W Các máy móc kể trên đều là thiết bị điện tử nên lượng nhiệt nó thải ra có thể lấy đúng bằng công suất điện của mỗi máy và được sử dụng gần như suốt thời gian làm việc. Vì vậy các hệ số phụ tải, hệ số đồng thời, hệ số thải nhiệt, hiệu suất làm việc của máy đều chọn bằng 1. Ví dụ tính toán: + Phòng 101 có diện tích 32 m2, được trang bị 3 máy tính nên lượng nhiệt do máy móc toả ra là: Q1 = 3.250 = 750 W + Các phòng khách 208, 304, 404, 504 đều được trang bị 1 ti vi và 1 bình nước nóng nên lượng nhiệt do máy móc toả ra là: Q1 = 150 + 500 = 650 W + Các phòng họp 501, 505 và các phòng học-huấn luyện 502, 503 đều có cùng diện tích 96 m2 , đều được trang bị 1 máy tính, 1ti vi, 1 máy chiếu nên lượng nhiệt do máy móc toả ra là: Q1 = 250 + 150 + 400 = 800 W Tương tự ta tính được nhiệt do máy móc toả ra ở các phòng của các tầng còn lại,kết quả được thể hiện trong bảng 3.1. Bảng 3.1 Nhiệt toả do máy móc Tầng Phòng Diện tích, m2 Số máy Công suất, W Q1, W Máy tính Ti vi Máy chiếu Bình nước nóng Máy tính Ti vi Máy chiếu Bình nước nóng 1 101 32 3 0 0 0 250 150 400 500 750 102 64 6 0 0 0 250 150 400 500 1500 103 32 3 0 0 0 250 150 400 500 750 104 32 3 0 0 0 250 150 400 500 750 105 32 3 0 0 0 250 150 400 500 750 106 40 3 0 0 0 250 150 400 500 750 107 80 7 0 0 0 250 150 400 500 1750 108 80 7 0 0 0 250 150 400 500 1750 109 40 3 0 0 0 250 150 400 500 750 2 201 32 3 0 0 0 250 150 400 500 750 202 64 6 0 0 0 250 150 400 500 1500 203 32 1 0 0 0 250 150 400 500 250 204 32 1 0 0 0 250 150 400 500 250 205 32 1 0 0 0 250 150 400 500 250 206 40 3 0 0 0 250 150 400 500 750 207 80 7 0 0 0 250 150 400 500 1750 208 80 0 1 0 1 250 150 400 500 650 209 80 7 0 0 0 250 150 400 500 1750 210 40 3 0 0 0 250 150 400 500 750 3 301 96 9 0 0 0 250 150 400 500 2250 302 96 9 0 0 0 250 150 400 500 2250 303 96 9 0 0 0 250 150 400 500 2250 304 64 0 1 0 1 250 150 400 500 650 305 96 9 0 0 0 250 150 400 500 2250 Bảng 3.1 Nhiệt toả do máy móc (tiếp) Tầng Phòng Diện tích, m2 Số máy Công suất, W Q1, W Máy tính Ti vi Máy chiếu Bình nước nóng Máy tính Ti vi Máy chiếu Bình nước nóng 4 401 96 9 0 0 0 250 150 400 500 2250 402 96 9 0 0 0 250 150 400 500 2250 403 96 9 0 0 0 250 150 400 500 2250 404 64 0 1 0 1 250 150 400 500 650 405 96 9 0 0 0 250 150 400 500 2250 5 501 96 1 1 1 0 250 150 400 500 800 502 96 1 1 1 0 250 150 400 500 800 503 96 1 1 1 0 250 150 400 500 800 504 64 0 1 0 1 250 150 400 500 650 505 96 1 1 1 0 250 150 400 500 800 3.1.1.2 Nhiệt toả ra từ đèn chiếu sáng Q2 Theo công thức (3.13) TL [1], nhiệt toả từ đèn chiếu sáng được xác định như sau: Q2 = Ncs, W Trong đó: Ncs - Tổng công suất của tất cả các đèn chiếu sáng, W và ở đây văn phòng làm việc có thể tính theo năng suất chiếu sáng trên m2 sàn: Q2 = Ncs = F.A, W Trong đó: F - Diện tích sàn, m2 A - Năng suất chiếu sáng trên mỗi m2 sàn, W/ m2. Theo tiêu chuẩn chiếu sáng lấy A = 10 W/ m2 đối với văn phòng làm việc. Ví dụ tính toán: Phòng 101 có diện tích 32 m2 , lượng nhiệt do đèn chiếu sáng toả ra là: Q2 = 32.10 = 320, W Tính toán tương tự cho các phòng còn lại, kết quả được thể hiện trong bảng 3.2. Bảng 3.2. Nhiệt toả ra do đèn chiếu sáng Tầng Phòng Diện tích Công suất chiếu sáng, W/ m2 Q2 , W 1 101 32 10 320 102 64 10 640 103 32 10 320 104 32 10 320 105 32 10 320 106 40 10 400 107 80 10 800 108 80 10 800 109 40 10 400 2 201 32 10 320 202 64 10 640 203 32 10 320 204 32 10 320 205 32 10 320 206 40 10 400 207 80 10 800 208 80 10 800 209 80 10 800 210 40 10 400 3 301 96 10 960 302 96 10 960 303 96 10 960 304 64 10 640 305 96 10 960 Bảng 3.2. Nhiệt toả ra do đèn chiếu sáng (tiếp). Tầng Phòng Diện tích Côngsuất chiếu sáng, W/ m2 Q2 , W 4 401 96 10 960 402 96 10 960 403 96 10 960 404 64 10 640 405 96 10 960 5 501 96 10 960 502 96 10 960 503 96 10 960 504 64 10 640 505 96 10 960 3.1.1.3. Nhiệt toả ra do người Q3 Nhiệt toả ra do người Q3 được xác định theo công thức (3.15) TL [1] Q3 = n.q, W Trong đó: n - Số người làm việc trong phòng q - Nhiệt toả ra từ 1 người, W/ người, phụ thuộc vào nhiệt độ, độ ẩm của môi trường xung quanh và tình trạng lao động, được xác định theo bảng (3.1) TL [1]. Như đã giới thiệu, các phòng của toà nhà được sử dụng làm văn phòng, phòng họp, phòng khách, phòng học - huấn luyện và nhiệt độ trong phòng được chọn ở đây là 240C nên chọn q = 125 W/người. Các phòng giám đốc và phó giám đốc 203, 204, 205 chỉ có 1 người làm việc trong mỗi phòng. Các phòng khách 208, 304, 404, 504 mỗi phòng 6 người. Số lượng người trong các phòng họp 501, 505 và phòng học-huấn luyện 502, 503 lấy theo giá tri định hướng theo bảng (3.2) với mật độ 6 m2/ người. Số người làm việc trong các phòng còn lại bằng số máy tính bố trí trong phòng. Kết quả tính toán nhiệt toả do người được thể hiện trong bảng 3.3. Bảng 3.3 Nhiệt toả ra do người Tầng Phòng Diện tích, m2 Số người Nhiệt do 1 người toả ra, W Q3,W 1 101 32 3 125 375 102 64 6 125 750 103 32 3 125 375 104 32 3 125 375 105 32 3 125 375 106 40 3 125 375 107 80 7 125 875 108 80 7 125 875 109 40 3 125 375 2 201 32 3 125 375 202 64 6 125 750 203 32 1 125 125 204 32 1 125 125 205 32 1 125 125 206 40 3 125 375 207 80 7 125 875 208 80 6 125 750 209 80 7 125 875 210 40 3 125 375 3 301 96 9 125 1125 302 96 9 125 1125 303 96 9 125 1125 304 64 6 125 750 305 96 9 125 1125 Bảng 3.3 Nhiệt toả ra do người (tiếp). Tầng Phòng Diện tích, m2 Số người Nhiệt do 1 người toả ra, W Q3,W 4 401 96 9 125 1125 402 96 9 125 1125 403 96 9 125 1125 404 64 6 125 750 405 96 9 125 1125 5 501 96 12 125 1500 502 96 12 125 1500 503 96 12 125 1500 504 64 6 125 750 505 96 12 125 1500 3.1.1.4 Nhiệt tỏa ra từ bán thành phẩm Q4 Nhiệt tỏa ra từ bán thành phẩm Q4 được xác định theo công thức (3.16) TL [1] Q4 = G4.Cp.(t2 - t1) + w4.r , W Trong đó: G4 - Khối lượng bán thành phẩm đưa vào không gian điều hoà, kg/s Cp - Nhiệt dung riêng khối lượng của bán thành phẩm, kJ/kg.K t1 ,t2 - Nhiệt độ vào và ra của bán thành phẩm, K w4 - Lượng ẩm toả ra (hoặc ngưng tụ vào) bán thành phẩm r - Nhiệt ẩn hoả hơi của nước Công trình chủ yếu dùng làm văn phòng làm việc trên máy tính nên lượng nhiệt toả ra từ bán thành phẩm không đáng kể và coi bằng không. Q4 = 0, W 3.1.1.5 Nhiệt toả từ thiết bị trao đổi nhiệt Q5 Nhiệt toả từ thiết bị trao đổi nhiệt Q5 được xác định theo công thức (3.17)TL [1] Q5 = αtb.Ftb.(ttb - tT), W Trong đó: αtb - Hệ số toả nhiệt do đối lưu và bức xạ từ vách thiết bị trao đổi nhiệt, W/m2.K, lấy gần bằng 10 W/m2.K Ftb - Diện tích bề mặt thiết bị trao đổi nhiệt, m2 ttb - tT - Hiệu nhiệt độ bề mặt thiết bị trao đổi nhiệt và nhiệt độ trong phòng, K Như đã giới thiệu, đây là công trình được sử dụng làm văn phòng làm việc là chủ yếu. Do đó ít có các thiết bị trao đổi nhiệt được sử dụng, nếu có chỉ là các thiết bị đun nước, bình nước nóng ở các phòng khách 208, 304, 404, 504 của công trình. Vì các thiết bị này đều là các thiết bị nhỏ, sử dụng cũng không thường xuyên, để tính lượng nhiệt do nó toả ra là rất khó nên ta sẽ tính bổ sung cho các phòng khách mỗi phòng một lượng nhiệt là: Q5 = 1000, W 3.1.1.,6 Nhiệt toả ra do bức xạ mặt trời qua cửa kính Q6 Nhiệt toả ra do bức xạ mặt trời qua cửa kính phụ thuộc vào rất nhiều yếu tố khác nhau như: - Trực xạ hoặc tán xạ bầu trời, sương mù, bụi khói và mây - Cường độ bức xạ mặt trời tại địa phương - Thời gian quan sát để tính toán (góc làm bởi trực xạ và mặt kính) - Kiểu của sổ, vật liệu làm cửa sổ, trạng thái đóng hoặc mở - Vật liệu làm kính và các lớp phủ chống nắng - Diện tích kính, độ dầy kính và các tính chất khác của kính - ô văng che nắng,… Nhiệt toả ra do bức xạ mặt trời qua cửa kính được xác định theo công thức gần đúng (3.18) [1] Q6 = Isđ.Fk.t1.t2.t3.t4 Trong đó: Isd - Cường độ bức xạ mặt trời lên mặt đứng, phụ thuộc vào hướng địa lý, W/m2 Fk - Diện tích cửa kính chịu bức xạ tại thời điểm tính toán, m2 t1 - Hệ số trong suốt của kính, với kính một lớp t1 = 0,9 t2 - Hệ số bám bẩn, với kính một lớp đặt đứng t2 = 0,8 t3 - Hệ số khúc xạ, với kính một lớp khung kim loại t3 = 0,75 t4 - Hệ số tán xạ do che nắng, với kính có rèm che trong t4 = 0,6 Do toàn bộ toà nhà đều trang bị các cửa kính một lớp đăt đứng, có khung nhôm và rèm che trong nên có thể lấy một giá trị chung: t = t1.t2.t3.t4 = 0,9.0,8.0,75.0,6 = 0,324 Các giá trị của Isd ở khu vực Hà Nội được tra theo bảng (3.3) [1] như sau: Phương hướng Isd , W/m2 Mặt thẳng đứng Đông Bắc,Tây Bắc 450 Đông Nam,Tây Nam 328 Bắc 122 Nam 0 Đông,Tây 569 Mặt nằm ngang 928 Như phần giới thiệu công trình, phía sau và hai bên toà nhà là tường bao dày 22 cm, chỉ có mặt tiền (hướng Nam) và tường ngăn giữa các phòng hoàn toàn là kính một lớp màu xanh dày 1 cm, trên mái toà nhà thiết kế dạng vòm lợp tôn cách nhiệt màu xanh. Do đó nhiệt toả ra do bức xạ mặt trời qua cửa kính Q6 của toàn bộ công trình chính là nhiệt toả ra do bức xạ mặt trời qua cửa kính của mặt tiền công trình hướng Nam (Isd = 0 W/m2) và bằng 0. Q6 = 0, W 3.1.1.7 Nhiệt toả do bức xạ mặt trời qua kết cấu bao che Q7 Thành phần nhiệt này toả vào phòng do bức xạ mặt trời làm cho kết cấu bao che nóng lên hơn mức bình thường, ở đây chủ yếu tính cho mái. Nhiệt toả do bức xạ mặt trời qua tường bao hai bên không tính đến (do giữa tường bao này và không gian cần điều hoà là không gian đệm). Còn nhiệt toả do bức xạ mặt trời qua kết cấu bao che của công trình theo phương thẳng đứng gồm tường bao phía sau (hướng Bắc) và kính bao ở măt tiền (hướng Nam) sẽ được bổ sung sau. Trong phần này ta chỉ tính nhiệt toả do bức xạ mặt trời qua kết cấu bao che cho mái của tầng 5. Nhiệt truyền qua mái do bức xạ mặt trời tính theo biểu thức (3.19) [1]: Q7 = Cs.Ks.sinh.cosq.F.es.k/aN.sin(h+as), W Trong đó: Cs = 1360 (W/m2) - là hằng số bức xạ mặt trời Ks - hệ số phụ thuộc vào mùa trong năm,mùa hè Ks =0,97, mùa đông Ks = 1 h, q - tương ứng là góc phương vị mặt trời, độ F - diện tích bề mặt nhận bức xạ (theo phương ngang), m2 es - hệ số hấp thụ bức xạ mặt trời của bề mặt nhận bức xạ K - hệ số truyền nhiệt qua kết cấu bao che tính với Dt bao che bình thường, W/m2 K aN - hệ số toả nhiệt từ bề mặt bao che tới không khí ngoài trời, W/m2 K ở 210 vĩ bắc (khu vực Hà Nội) góc cao mặt trời lúc 12 giờ trưa là khoảng 91027’, góc phương vị đối với mặt ngang là q = 00, đối với mặt đứng q = 900 ; hệ số as = 0,3 á 0,54 ,trị số aN = 20 W/m2.K, có thể sử dụng công thức gần đúng (3.20) [1] để tính Q7 theo phương ngang: Q7 = 0,055.k.F.es.Is, W Trong đó: k = aT = 10 W/m2K - hệ số toả nhiệt phía trong nhà aN = 20 W/m2K - hệ số toả nhiệt phía ngoài nhà ,- bề dày và hệ số dẫn nhiệt của các lớp vật liệu xây dựng kết cấu bao che F - diện tích nhận bức xạ của bao che, m2 es - hệ số hấp thụ bức xạ mặt trời của vật liệu kết cấu bao che Is - cường độ bức xạ mặt trời theo phương ngang, tra bảng (3.3) [1] ta có Is = 928 W/m2. Kết cấu của mái gồm: lớp bê tông cốt thép có = 300 mm, = 1,55, W/m.K, lớp bê tông bột hấp hơi nóng với tác dụng chống nóng có = 100 mm, = 0,24, W/m.K, tra theo bảng (4.11) [1] và bên trên phủ tôn mỏng màu sáng có es = 0,8, tra theo bảng (4.10) [1]. Vậy k = = 1,21 W/m2K Nguồn nhiệt này sẽ chỉ được tính cho các phòng áp mái (tầng 5). Ví dụ tính toán: Phòng 501 có diện tích F = 96 m2: Q7 = 0,055.k.F. es.Is = 0,055.1,21.96.0,8.928 = 4743 W Kết quả tính toán được thể hiện ở bảng 3.4. Bảng 3.4 Nhiệt toả do bức xạ mặt trời qua kết cấu bao che Tầng Phòng Diện tích, m2 K, W/m2K es Is Q7, W 5 501 96 1,21 0,8 928 4743 502 96 1,21 0,8 928 4743 503 96 1,21 0,8 928 4743 504 64 1,21 0,8 928 3162 505 96 1,21 0,8 928 4743 3.1.1.8 Nhiệt toả do rò lọt không khí qua cửa Q8 Khi có chênh nhiệt độ và áp suất giữa trong nhà và ngoài trời thì xuất hiện một dòng không khí rò lọt qua cửa mở hoặc qua khe cửa. Mùa hè, không khí lạnh đi ra ở phía dưói, không khí nóng ẩm đi vào phòng phía trên. Mùa đông thì ngược lại, không khí lạnh vào phòng ở phía dưới và ra ở phía trên. Sự rò lọt này luôn mang theo tổn thất nhiệt mùa đông và lạnh vào mùa hè. Nhiệt toả do rò lọt không khí qua cửa được tính theo biểu thức (3.22) [1]: Q8 = G8(IN - IT), W G8 - lượng không khí rò lọt qua cửa mở hoặc khép cửa, kg/s; IN,IT - entanpy của không khí ngoài nhà và trong nhà, J/kg. Có thể lấy theo kinh nghiệm G8 = 1,2.(1,5 ữ 2).V, kg/h = 1,2.(1,5 ữ 2).V/3600, kg/s; trong đó V là thể tích phòng, m3. Đối với hai phòng họp 501, 505 và hai phòng học-huấn luyện 502, 503 cửa thường mở thì lấy: G8 = 1,2.2.V/3600, kg/s Đối với các phòng còn lại cửa ít mở và kín khít lấy: G8 = 1,2.1,5.V/3600, kg/s Do trong toà nhà không có cửa sổ mà chỉ làm vách kính nên lượng không khí rò lọt từ ngoài môi trường qua cửa kính là rất nhỏ, có thể bỏ qua. Vậy ở đây ta chỉ cần tính cho lượng không khí rò lọt từ không gian đệm vào phòng qua cửa đi. Theo bảng 2.3 và bảng 2.4 của chương 2 ta có Entanpy của không khí trong nhà, ngoài trời và không gian đệm như sau: Mùa hè : - Ngoài trời: IN = 86,3 kJ/kg - Trong nhà: IT = 52 kJ/kg - Không gian đệm: IĐ = 71 kJ/kg Mùa đông : - Ngoài trời: IN = 30 kJ/kg - Trong nhà: IT = 47,5 kJ/kg - Không gian đệm: IĐ = 33 kJ/kg Ví dụ tính toán: Khoảng cách giữa trần thật và trần giả của mỗi tầng đều là 0,5 m vậy chiều cao của không gian điều hoà 4 - 0,5 = 3,5 m - Phòng 101 diện tích 32 m2, chiều cao 3,5 m nên V = 32.3,5 = 112 m3: + Mùa hè: G8 = 1,2.1,5.V/3600 = 1,2.1,5.32.3,5/3600 = 0,056 kg/s Q8 = G8(IĐ - IT) = 0,056(71 - 52) = 1,064 kW = 1064 W + Mùa đông: Q8 = G8(IĐ - IT) = 0,056(33 - 47,5) = - 0,812 kW = - 812 W Tính tương tự cho các phòng còn lại, kết quả được thể hiện trong bảng sau: Bảng 3.5. Nhiệt toả do rò lọt không khí qua cửa. Tầng Phòng Diên tích, m2 Chiều cao, m IĐ - IT , kJ/kg Q8 , W Mùa hè Mùa đông Mùa hè Mùa đông 1 101 32 3,5 19 - 14,5 1064 - 812 102 64 3,5 19 - 14,5 2128 - 1624 103 32 3,5 19 - 14,5 1064 - 812 104 32 3,5 19 - 14,5 1064 - 812 105 32 3,5 19 - 14,5 1064 - 812 106 40 3,5 19 - 14,5 1330 - 1015 107 80 3,5 19 - 14,5 2660 - 2030 108 80 3,5 19 - 14,5 2660 - 2030 109 40 3,5 19 - 14,5 1520 - 1160 2 201 32 3,5 19 - 14,5 1064 - 812 202 64 3,5 19 - 14,5 2128 - 1624 203 32 3,5 19 - 14,5 1064 - 812 204 32 3,5 19 - 14,5 1064 - 812 205 32 3,5 19 - 14,5 1064 - 812 206 40 3,5 19 - 14,5 1330 - 1015 207 80 3,5 19 - 14,5 2660 - 2030 208 80 3,5 19 - 14,5 2660 - 2030 209 80 3,5 19 - 14,5 2660 - 2030 210 40 3,5 19 - 14,5 1330 - 1015 3 301 96 3,5 19 - 14,5 3192 - 2436 302 96 3,5 19 - 14,5 3192 - 2436 303 96 3,5 19 - 14,5 3192 - 2436 304 64 3,5 19 - 14,5 2128 - 1624 305 96 3,5 19 - 14,5 3192 - 2436 Bảng 3.5. Nhiệt toả do rò lọt không khí qua cửa (tiếp) Tầng Phòng Diện tích, m2 Chiều cao, m IĐ - IT , kJ/kg Q8 , W Mùa hè Mùa đông Mùa hè Mùa đông 4 401 96 3,5 19 - 14,5 3192 - 2436 402 96 3,5 19 - 14,5 3192 - 2436 403 96 3,5 19 - 14,5 3192 - 2436 404 64 3,5 19 - 14,5 2128 - 1624 405 96 3,5 19 - 14,5 3192 - 2436 5 501 96 3,5 19 - 14,5 4256 - 3248 502 96 3,5 19 - 14,5 4256 - 3248 503 96 3,5 19 - 14,5 4256 - 3248 504 64 3,5 19 - 14,5 2128 - 1624 505 96 3,5 19 - 14,5 4256 - 3248 3.1.2 Tính nhiệt thẩm thấu từ bên ngoài vào qua kết cấu bao che Qtt Nhiệt thẩm thấu qua kết cấu bao che do chênh lệch nhiệt độ bên trong và bên ngoài nhà được tính theo biểu thức tổng quát (3.23) [1]: Qtt = Ski.Fi.Dti , W Trong đó: Fi - diện tích bề mặt kết cấu bao che thứ i , m2; ki - hệ số truyền nhiệt qua kết cấu bao che thứ i, W/m2.K; ki = Với : aN = 20 W/m2K, hệ số toả nhiệt từ bề mặt bao che tới không khí ngoài trời aT = 10 (W/m2.K) : hệ số toả nhiệt phía trong nhà ,- bề dày và hệ số dẫn nhiệt của các lớp vật liệu xây dựng kết cấu bao che thứ i Dti : hiệu nhiệt độ trong và ngoài nhà của kết cấu bao che thứ i , K - Khi mặt ngoài nhà tiếp xúc với không khí ngoài trời thì : Dti = tN - tT + Mùa hè : Dti = 32,8 - 24 = 8,8 K + Mùa đông : Dti = 13,8 - 22 = - 8,2 K - Khi mặt ngoài nhà tiếp xúc với một không gian đệm thì : Dti = 0,7(tN - tT ) + Mùa hè : Dti = 0,7(32,8 - 24) = 6,16 K + Mùa đông : Dti = 0,7(13,8 - 22) = - 5,74 K - Vách tiếp xúc trực tiếp với không gian có điều hoà (vách ngăn giữa hai phòng cần điều hoà) : Dti = 0 3.1.2.1 Nhiệt thẩm thấu qua vách Q9 Nhiệt thẩm thấu qua vách phụ thuộc vào nhiều yếu tố như kết cấu vách, hướng vách, loại vách (tường ngăn hay tường bao, kính ngăn hay kính bao, cửa kính hay cửa gỗ…). Như dã giới thiệu phía sau toà nhà là tường bao dày 22 cm; mặt tiền, tường ngăn giữa các phòng và tường ngăn giữa phòng và hành lang (không gian đệm) hoàn toàn là kính một lớp màu xanh dày 1 cm. Tra theo bảng 1.8 - Bảng thông số nhiệt [2] loại kính màu xanh, trong nhà có rèm che để hạn chế lượng nhiệt bức xạ của mặt trời, chiều dày 10 mm, có hệ số dẫn nhiệt là l = 0.83 W/mK. Hệ số truyền nhiệt của kính là: kk = = 6,17 W/m2K Tường bao dày 0,22 m gồm 1 lớp gạch đỏ rỗng xây với vữa nhẹ 0,2 m và hai lớp trát vữa xi măng dầy 0,01 m. Tra bảng 4.11 TL [1] ta có hệ số dẫn nhiệt của các lớp vật liệu tường bao như sau: vữa trát xi măng l = 0,93 W/m2K, lớp gạch đỏ rỗng xây với vữa nhẹ l = 0,58 W/m2K. Hệ số truyền nhiệt của tường bao là: kt = = 1,94 W/m2K Ví dụ tính toán: - Phòng 101,103, 105, 201, 203, 205 có cùng diện tích tường bao tiếp xúc với không khí ngoài trời Ft = 16 m2, diện tích kính tiếp xúc với không gian đệm (hành lang và nhà vệ sinh) Fđ = 48 m2, nhiệt thẩm thấu qua vách Q9 được tính như sau: + Mùa hè : Q9 = Sk9.F9.Dti = 6,17.48.6,16 + 1,94.16.8,8 = 2097 W + Mùa đông : Q9 = Sk9.F9.Dti = 6,17.48.(-5,74) + 1,94.16.(-8,2) = -1954 W - Phòng 106, 109, 206, 210 có cùng diện tích kính bao tiếp xúc với không khí ngoài trời Fk = 16 m2 , diện tích kính tiếp xúc với không gian đệm (hành lang và nhà vệ sinh) Fđ = 56 m2, nhiệt thẩm thấu qua vách Q9 được tính như sau: + Mùa hè : Q9 = Sk9.F9.Dti = 6,17.56.6,16 + 6,17.16.8,8 = 2997 W + Mùa đông : Q9 = Sk9.F9.Dti = 6,17.56.(-5,74) + 6,17.16.(-8,2) = -2793 W Tương tự ta tính được nhiệt thẩm thấu qua kết cấu bao che ở các phòng còn lại, kết quả được cho trong bảng 3.6 theo công thức sau: Q9 = kt.Ft.(tN - tT ) + kk. Fk.(tN - tT ) + kk.Fđ.0,7.(tN - tT ), W Bảng 3.6 Nhiệt thẩm thấu qua vách Tầng Phòng Diện tích vách, m2 Độ chênh nhiệt độ Dti , K k, W/m2K Q9, W (tz - tT ) 0,7(tz - tT ) Ft Fk Fđ Hè Đông Hè Đông kt kk Hè Đông 1 101 16 0 48 8,8 - 8,2 6,16 -5,74 1,94 6,17 2097 -1954 102 32 0 64 8,8 - 8,2 6,16 -5,74 1,94 6,17 2979 -2776 103 16 0 48 8,8 - 8,2 6,16 -5,74 1,94 6,17 2097 -1954 104 16 0 16 8,8 - 8,2 6,16 -5,74 1,94 6,17 881 -821 105 16 0 48 8,8 - 8,2 6,16 -5,74 1,94 6,17 2097 -1954 106 0 16 56 8,8 - 8,2 6,16 -5,74 1,94 6,17 2997 -2793 107 0 32 72 8,8 - 8,2 6,16 -5,74 1,94 6,17 4474 -4169 108 0 32 72 8,8 - 8,2 6,16 -5,74 1,94 6,17 4474 -4169 109 0 16 56 8,8 - 8,2 6,16 -5,74 1,94 6,17 2997 -2793 Bảng 3.6. Nhiệt thẩm thấu qua vách (tiếp) Tầng Phòng Diện tích vách, m2 Độ chênh nhiệt độ Dti , K k, W/m2K Q9, W (tz - tT ) 0,7(tz - tT ) Ft Fk Fđ Hè Đông Hè Đông -kt kk Hè Đông 2 201 16 0 48 8,8 - 8,2 6,16 -5,74 1,94 6,17 2097 -1954 202 32 0 64 8,8 - 8,2 6,16 -5,74 1,94 6,17 2979 -2776 203 16 0 48 8,8 - 8,2 6,16 -5,74 1,94 6,17 2097 -1954 204 16 0 16 8,8 - 8,2 6,16 -5,74 1,94 6,17 881 -821 205 16 0 48 8,8 - 8,2 6,16 -5,74 1,94 6,17 2097 -1954 206 0 16 56 8,8 - 8,2 6,16 -5,74 1,94 6,17 2997 -2793 207 0 32 32 8,8 - 8,2 6,16 -5,74 1,94 6,17 2954 -2752 208 0 32 32 8,8 - 8,2 6,16 -5,74 1,94 6,17 2954 -2752 209 0 32 32 8,8 - 8,2 6,16 -5,74 1,94 6,17 2954 -2752 210 0 16 56 8,8 - 8,2 6,16 -5,74 1,94 6,17 2997 -2793 3 301 48 0 112 8,8 - 8,2 6,16 -5,74 1,94 6,17 5076 -4730 302 48 0 112 8,8 - 8,2 6,16 -5,74 1,94 6,17 5076 -4730 303 0 48 80 8,8 - 8,2 6,16 -5,74 1,94 6,17 5647 -5262 304 0 32 32 8,8 - 8,2 6,16 -5,74 1,94 6,17 2954 -2752 305 0 48 80 8,8 - 8,2 6,16 -5,74 1,94 6,17 5647 -5262 4 401 48 0 112 8,8 - 8,2 6,16 -5,74 1,94 6,17 5076 -4730 402 48 0 112 8,8 - 8,2 6,16 -5,74 1,94 6,17 5076 -4730 403 0 48 80 8,8 - 8,2 6,16 -5,74 1,94 6,17 5647 -5262 404 0 32 32 8,8 - 8,2 6,16 -5,74 1,94 6,17 2954 -2752 405 0 48 80 8,8 - 8,2 6,16 -5,74 1,94 6,17 5647 -5262 5 501 48 0 112 8,8 - 8,2 6,16 -5,74 1,94 6,17 5076 -4730 502 48 0 112 8,8 - 8,2 6,16 -5,74 1,94 6,17 5076 -4730 503 0 48 80 8,8 - 8,2 6,16 -5,74 1,94 6,17 5647 -5262 504 0 32 32 8,8 - 8,2 6,16 -5,74 1,94 6,17 2954 -2752 505 0 48 80 8,8 - 8,2 6,16 -5,74 1,94 6,17 5647 -5262 3.1.2.2 Nhiệt thẩm thấu qua trần Q10 Nhiệt thẩm thấu qua trần được xác định giống như nhiệt thẩm thấu qua vách: Q10 = Sk10.F10.Dti , W Trong đó: F10 : diện tích bề mặt trần hoặc mái, m2 Dti : hiệu nhiệt độ trong nhà và ngoài nhà - Khi mặt ngoài nhà tiếp xúc với không khí ngoài trời thì: Dti = tN - tT + Mùa hè : Dti = 32,8 - 24 = 8,8 K + Mùa đông : Dti = 13,8 - 22 = - 8,2 K - Khi mặt ngoài nhà tiếp xúc với một không gian đệm thì: Dti = 0,7(tN - tT) + Mùa hè : Dti = 0,7.(32,8 - 24) = 6,16 K + Mùa đông : Dti = 0,7.(13,8 - 22) = - 5,74 K - Vách tiếp xúc trực tiếp với không gian có điều hoà (vách ngăn giữa hai phòng cần điều hoà) : Dti = 0 k10: hệ số truyền nhiệt của trần, k10 = 1,21 W/m2K đã được xác định ở phần tính nhiệt toả do bức xạ mặt trời qua kết cấu bao che Q7 đã được giới thiệu ở phần 3.1.1.7. Ngoại trừ các phòng của tầng 5 còn các phòng của các tầng còn lại không gian giữa trần giả và trần thật được coi như không gian điều hoà trong phòng do lựơng nhiệt thừa của các không gian này đã được tính vào lượng nhiệt thừa của không gian cần điều hoà, do vậy trần của các tầng còn lại đều được coi như tiếp xúc với không gian điều hoà nên có Dti = 0 do đó nhiệt thẩm thấu qua trần ở đây chỉ tính cho trần các phòng của tầng 5 (tức mái của tòa nhà). Phía trên trần của các phòng này tiếp xúc với không khí ngoài trời nên mùa hè Dti = 32,8 - 24 = 8,8 K, mùa đông Dti = 13,8 - 22 = - 8,2 K và các phòng được tính như sau: - Phòng 501, 502, 503, 505 có cùng diện tích trần 96 m2, nhiệt thẩm thấu qua trần mỗi phòng Q10 là: + Mùa hè: Q10 = Sk10.F10.Dti = 1,21.96.8,8 = 1022 W + Mùa đông: Q10 = Sk10.F10.Dti = 1,21.96.(-8,2) = - 953 W - Phòng 504 có diện tích trần 64 m2, nhiệt thẩm thấu qua trần mỗi phòng Q10 là: + Mùa hè: Q10 = Sk10.F10.Dti = 1,21.64.8,8 = 681 W + Mùa đông: Q10 = Sk10.F10.Dti = 1,21.64.(-8,2) = - 635 W 3.1.2.3 Nhiệt thẩm thấu qua nền Q11 Nhiệt thẩm thấu qua nền cũng có biểu thức: Q11 = Sk11.F11.Dti Trong đó: F11 : diện tích nền m2 Dti : hiệu nhiệt độ, ở đây cũng có 3 trường hợp: - nếu là sàn, phía dưới là phong điều hoà lấy bằng 0 và Q11 = 0; - nếu là sàn, phía dưới chỉ là không gian đệm lấy Dti = 0,7(tN - tT) và tính k11 giống như qua trần hoặc vách ở trên và F11 là diện tích quan sát; - nếu là nền đặt trực tiếp trên nền đất lấy Dti = tN - tT nhưng áp dụng phương pháp tính theo dải nền rộng 2 m tính từ ngoài vào trong phòng với hệ số truyền nhiệt quy ước cho từng dải, cụ thể: . Dải 1 (diện tích F1) rộng 2 m theo chu vi buồng với k1 = 0,47 W/ m2K; . Dải 2 (diện tích F2) rộng 2 m tiếp theo với k2 = 0,23 W/ m2K; . Dải 3 (diện tích F3) rộng 2 m tiếp theo k3 = 0,12 W/ m2K; . Dải 4 (diện tích F4) là phần còn lại của buồng với k4 = 0,07 W/ m2K. Riêng diện tích góc 2 m x 2 m của dải 1 được tính 2 lần cho 2 chiều rộng và dài vì dòng nhiệt được coi là đi vào từ hai phía. Diện tích các dải nền được xác định theo TL[1] như sau: F1 = 4(a + b); F2 = F1 - 48; F3 = F1 - 80 ; F4 = (a - 12).(b - 12). Như vậy nếu phòng nhỏ hơn 48 m2 sẽ không có F2 (phòng chỉ có 1 dải nền), nhỏ hơn 80 m2 sẽ không có F3 (phòng chỉ có 2 dải nền), và nếu một cạnh nhỏ hơn hoặc bằng 12 m sẽ không có F4 (phòng chỉ có 3 dải nền). Nhiệt thẩm thấu qua nền ở đây là nhiệt thẩm thấu qua nền của các phòng tầng 1 và cụ thể như sau (với mùa hè Dti = 32,8 - 24 = 8,8 K, mùa đông Dti = 13,8 - 22 = - 8,2 K): - Các phòng 101, 103, 104, 105 có cùng diện tích a x b = 4 x 8 = 32 m2 nhỏ hơn 48 m2 nên chỉ có 1 dải nền F1 = 4.(4 + 8) = 48 m2: + Mùa hè : Q11 = Sk11.F11.Dti = k1.F1.Dti = 0,47.48.8,8 = 199 W + Mùa đông : Q11 = Sk11.F11.Dti = k1.F1.Dti = 0,47.48.(-8,2) = -185 W - Hai phòng 106 và 109 có cùng diện tích a x b = 4 x 10 = 40 m2 nhỏ hơn 48 m2 nên cũng chỉ có 1 dải nền F1 = 4.(4 + 10) = 56 m2 : + Mùa hè : Q11 = k1.F1.Dti = 0,47.56.8,8 = 232 W + Mùa đông : Q11 = k1.F1.Dti = 0,47.56.(-8,2) = -216 W - Phòng 102 có diện tích a x b = 8 x 8 = 64 m2 nhỏ hơn 80 m2 có 2 dải nên F1 = 4.(8 + 8) = 64 m2 và F2 = F1 - 48 = 64 - 48 = 16 m2 : + Mùa hè : Q11 = (k1.F1 + k2.F2).Dti = (0,47.64 + 0,23.16).8,8 = 297 W + Mùa đông : Q11 = (k1.F1 + k2.F2).Dti = (0,47.64 + 0,23.16).(-8,2) = -277 W - Hai phòng 107 và 108 có cùng diện tích a x b = 8 x 10 = 80 m2 có 2 dải nền F1 = 4.(8 + 10) = 72 m2 và F2 = 72 - 48 = 24 m2 : + Mùa hè : Q11 = (k1.F1 + k2.F2).Dti = (0,47.72 + 0,23.24).8,8 = 346 W + Mùa đông : Q11 = Sk11.F11.Dti = k1.F1.Dti = 0,47.56.(-8,2) = -323 W 3.1.2.4 Nhiệt tổn thất bổ sung do gió và hướng vách Qbs - Các tính toán tổn thất nhiệt qua vách Q9 ở mục 3.1.2.1 chưa tính đến ảnh hưởng của gió khi công trình có độ cao lớn hơn 4 m, vì ở trên cao aN tăng làm cho k tăng và Q9 tăng. Để bổ sung tổn thất do gió, cứ từ mét thứ 5 lấy tổn thất Q9 tăng thêm từ 1 đến 2% nhưng toàn bộ không quá 15%. - Bổ sung khác cho Q9 là đối với vách hướng Đông và Tây. Nếu trong mục 3.1.1.7 khi tính Q7 mới chỉ tính cho mái (trần) mà không tính cho vách đứng thì cần tính bổ sung nhiệt tổn thất do bức xạ mặt trời cho vách đứng hướng Đông và hướng Tây. ở vách hướng Đông, bức xạ mặt trời lên vách mạnh nhất váo lúc 8 đến 9 giờ và ở vách hướng Tây từ 16 đến 17 giờ. Tuy không đồng thời nhưng vẫn tính bổ sung từ 5 đến 10% tuỳ theo vách dầy hay mỏng. Như vậy nhiệt tổn thất bổ sung do gió và hướng vách Qbs theo công thức 3.25 [1] sẽ là: Qbs = (1 á 2%).(H - 4)Q9 + (5 á 10%).Q9 , W H - chiều cao của toà nhà (không gian điều hoà), m ; FD, FT - diệtích bề mặt vách hướng Đông và Tây của không gian điều hoà, m2. F - diện tích tổng vách bao của không khí điều hoà, m2. Như đã trình bày trong mục 3.1.1.7 nhiệt toả do bức xạ mặt trời qua tường bao hai bên (vách hướng Đông và Tây) không tính đến (do giữa tường bao này và không gian cần điều hoà là không gian đệm). Do đó ở đây cũng không phải bổ sung nhiệt tổn thất đối với vách hướng Đông và Tây vì vậy trong phần này ta chỉ tính nhiệt bổ sung do gió. Mặt khác như đã giới thiệu cả bốn hướng của công trình thoáng đãng, không bị che chắn nên chịu ảnh hưởng của gió lớn do đó lượng nhiệt tổn thất bổ sung do gió được xác định như sau : Qbs = 1,5%.(H - 4)Q9 , W Tầng 1 của toà nhà có chiều cao là 4 m do đó không có lượng nhiệt bổ sung: Qbs1 = 0 Tầng 2 của toà nhà có chiều cao là 8 m do đó lượng nhiệt bổ sung do gió là: Qbs2 = 1,5%.(H - 4)Q9 = 1,5%.(8 - 4)Q9 = 0,06Q9 , W Tầng 3 của toà nhà có chiều cao là 12 m do đó lượng nhiệt bổ sung do gió là: Qbs3 = 1,5%.(H - 4)Q9 = 1,5%.(12 - 4)Q9 = 0,12Q9 , W Tầng 4 của toà nhà có chiều cao là 16 m do đó lượng nhiệt bổ sung do gió là: Qbs4 = 1,5%.(H - 4)Q9 = 1,5%.(16 - 4)Q9 = 0,18Q9 , W Tầng 5 của toà nhà có chiều cao là 8 m do đó lượng nhiệt bổ sung do gió là: Qbs5 = 1,5%.(H - 4)Q9 = 1,5%.(20 - 4)Q9 = 0,24Q9 , W Ví dụ tính toán cho các phòng ở tầng 2: - Các phòng 201, 203, 205 có cùng lượng nhiệt thẩm thấu qua vách là: Mùa hè: Q9 = 2097 W Mùa đông: Q9 = -1954 W Vì vậy nhiệt tổn thất bổ sung do gió cho các phòng nàylà: + Mùa hè : Qbs2 = 0.06Q9 = 0,06.2097 = 126 W + Mùa đông: Qbs2 = 0.06Q9 = 0.06.(-1954) = -117 W - Các phòng 207, 208, 209 có cùng lượng nhiệt th thấu qua vách là: + Mùa hè: Q9 = 2954 W + Mùa đông: Q9 = -2752 W Vì vậy nhiệt tổn thất bổ sung do gió cho các phòng nàylà: + Mùa hè : Qbs2 = 0.06Q9 = 0,06. 2954 = 177 W + Mùa đông : Qbs2 = 0.06Q9 = 0.06.(- 2752) = -165 W Tương tự ta tính được lượng nhiệt tổn thất bổ sung do gió ở các phòng còn lại, kết quả được thể hiện trong bảng 3.7 sau: Bảng 3.7 Nhiệt tổn thất bổ sung do gió Tầng Phòng Diện tích m2 Q9 , W Qbs , W Mùa hè Mùa đông Mùa hè Mùa đông 2 201 32 2097 -1954 126 -117 202 64 2979 -2776 179 -167 203 32 2097 -1954 126 -117 204 32 881 -821 53 -49 205 32 2097 -1954 126 -117 206 40 2997 -2793 180 -168 207 80 2954 -2752 177 -165 208 80 2954 -2752 177 -165 209 80 2954 -2752 177 -165 210 40 2997 -2793 180 -168 3 301 96 5076 -4730 609 -568 302 96 5076 -4730 609 -568 303 96 5647 -5262 678 -631 304 64 2954 -2752 354 -330 305 96 5647 -5262 678 -631 4 401 96 5076 -4730 914 -851 402 96 5076 -4730 914 -851 403 96 5647 -5262 1016 -947 404 64 2954 -2752 532 -495 405 96 5647 -5262 1016 -947 5 501 96 5076 -4730 1218 -1135 502 96 5076 -4730 1218 -1135 503 96 5647 -5262 1355 -1263 504 64 2954 -2752 709 -660 505 96 5647 -5262 1355 -1263 Bảng 3.8. Tổng nhiệt thừa trong từng phòng khi chưa tính bổ sung tổn thất nhiệt do gió Tầng Phòng Diện tích, m2 Chiều cao, m QT , W Mùa hè Mùa đông 1 101 32 4 4805 -1506 102 64 4 8294 -1787 103 32 4 4805 -1506 104 32 4 3589 -373 105 32 4 4805 -1506 106 40 4 6084 -2499 107 80 4 10905 -3097 108 80 4 10905 -3097 109 40 4 6274 -2644 2 201 32 4 4606 -1321 202 64 4 7997 -1510 203 32 4 3856 -2071 204 32 4 2640 -938 205 32 4 3856 -2071 206 40 4 5852 -2283 207 80 4 9039 -1357 208 80 4 8814 -1582 209 80 4 9039 -1357 210 40 4 5852 -2283 3 301 96 4 12603 -2831 302 96 4 12603 -2831 303 96 4 13174 -3363 304 64 4 8122 -1336 305 96 4 13174 -3363 Bảng 3.8.Tổng nhiệt thừa trong từng phòng khi chưa tính bổ sung tổn thất nhiệt do gió (tiếp) Tầng Phòng Diện tích, m2 Chiều cao, m QT , W Mùa hè Mùa đông 4 401 96 4 12603 -2831 402 96 4 12603 -2831 403 96 4 13174 -3363 404 64 4 8122 -1336 405 96 4 13174 -3363 5 501 96 4 18357 -5671 502 96 4 18357 -5671 503 96 4 18928 -6203 504 64 4 11965 -1971 505 96 4 18928 -6203 Bảng 3.9. Tổng nhiệt thừa trong từng phòng khi đã tính bổ sung nhiệt tổn thất do gió Tầng Phòng Diện tích, m2 Chiều cao, m QT , W Mùa hè Mùa đông 1 101 32 4 4805 -1506 102 64 4 8294 -1787 103 32 4 4805 -1506 104 32 4 3589 -373 105 32 4 4805 -1506 106 40 4 6084 -2499 107 80 4 10905 -3097 108 80 4 10905 -3097 109 40 4 6274 -2644 2 201 32 4 4732 -1438 202 64 4 8176 -1677 203 32 4 3982 -2188 204 32 4 2693 -987 205 32 4 3982 -2188 206 40 4 6032 -2451 207 80 4 9216 -1522 208 80 4 8991 -1747 209 80 4 9216 -1522 210 40 4 6032 -2451 3 301 96 4 13212 -3399 302 96 4 13212 -3399 303 96 4 13852 -3994 304 64 4 8476 -1666 305 96 4 13852 -3994 Bảng 3.9. Tổng nhiệt thừa trong từng phòng khi đã tính bổ sung nhiệt tổn thất do gió(tiếp). Tầng Phòng Diện tích, m2 Chiều cao , m QT , W Mùa hè Mùa đông 4 401 96 4 13517 -3682 402 96 4 13517 -3682 403 96 4 14190 -4310 404 64 4 8654 -1831 405 96 4 14190 -4310 5 501 96 4 19575 -6806 502 96 4 19575 -6806 503 96 4 20283 -7466 504 64 4 12674 -2631 505 96 4 20283 -7466 3.1.3 Tính dự phòng tổn thất nhiệt cho công trình Việc tính toán nhiệt thừa ở trên nhằm tìm ra nhiệt thừa tối cao có thể xuất hiện tác dụng vào tải lạnh hoặc tải nhiệt của hệ thống điều hoà không khí mùa hè hoặc mùa đông. Do trong thực tế lượng nhiệt thừa trong mỗi phòng luôn thay đổi rất khó xác định chính xác lượng nhiệt thừa này, có những thời điểm mà lượng nhiệt thừa trong mỗi phòng sẽ lớn hơn lượng nhiệt thừa mà ta tính toán, sẽ xảy ra hiện tượng quá nhiệt, nếu hệ thống không đủ năng suất lạnh sẽ dẫn đến hiện tượng cháy động cơ máy nén, quạt… vì vậy cần phải tính dự phòng tổn thất nhiệt cho công trình . Ta sẽ tính dự phòng tổn thất nhiệt cho công trình bằng cách nhân tổng nhiệt thừa của toàn bộ công trình với hệ số an toàn là kat =1,2 . Vậy tổng nhiệt thừa của các phòng khi đã nhân hệ số an toàn được cho trong bảng dưới đây. Bảng 3.10. Tổng nhiệt thừa trong từng phòng khi đã nhân hệ số an toàn kat =1,2 Tầng Phòng Diện tích, m2 Chiều cao, m QT , W Mùa hè Mùa đông 1 101 32 4 5766 -1807 102 64 4 9953 -2144 103 32 4 5766 -1807 104 32 4 4307 -448 105 32 4 5766 -1807 106 40 4 7301 -2999 107 80 4 13086 -3716 108 80 4 13086 -3716 109 40 4 7529 -3173 2 201 32 4 5678 -1726 202 64 4 9811 -2012 203 32 4 4778 -2626 204 32 4 3232 -1184 205 32 4 4778 -2626 206 40 4 7238 -2941 207 80 4 11059 -1826 208 80 4 10789 -2096 209 80 4 11059 -1826 210 40 4 7238 -2941 3 301 96 4 15854 -4079 302 96 4 15854 -4079 303 96 4 16622 -4793 304 64 4 10171 -1999 305 96 4 16622 -4793 Bảng 3.10. Tổng nhiệt thừa trong từng phòng khi đã nhân hệ số an toàn kat =1,2 (tiếp) Tầng Phòng Diện tích, m2 Chiều cao, m QT , W Mùa hè Mùa đông 4 401 96 4 16220 -4418 402 96 4 16220 -4418 403 96 4 17028 -5172 404 64 4 10385 -2197 405 96 4 17028 -5172 5 501 96 4 23490 -8167 502 96 4 23490 -8167 503 96 4 24340 -8959 504 64 4 15209 -3157 505 96 4 24340 -8959 Tổng nhiệt thừa của toàn bộ công trình là: Mùa hè: = 411096 W Mùa đông : = -121954 W 3.2. Tính kiểm tra đọng sương trên vách Khi có độ chênh lệch nhiệt độ giữa trong nhà và ngoài trời xuất hiện một trường nhiệt độ trên vách bao che, kể cả cửa kính. Nhiệt độ trên bề mặt vách phía nóng không được thấp hơn nhiệt độ đọng sương. Nếu bằng và nhỏ hơn nhiệt độ đọng sương trên vách. Hiện tượng đọng sương trên vách làm cho tổn thất nhiệt lớn lên, tải lạnh yêu cầu tăng mà còn làm mất mỹ quan do ẩm ướt, nấm mốc gây ra. Hiện tượng đọng sương chỉ xảy ra ở bề mặt vách phía nóng nghĩa là về mùa hè là bề mặt ngoài nhà và mùa đông là bề mặt phía trong nhà. Để không xảy ra hiện tượng đọng sương, hệ số truyền nhiệt thực tế ktt của vách phải nhỏ hơn hệ số truyền nhiệt cực đại kmax tính các biểu thức sau đây: Điều kiện đọng sương: ktt < kmax Mùa hè: kmax = aN, W/m2K Mùa đông : kmax = aT, W/m2K aN - hệ số toả nhiệt phía ngoài nhà, aN = 20 W/m2K nếu bề mặt ngoài tiếp xúc trực tiếp với không khí ngoài trời và aĐ = 10 W/m2K nếu có không gian đệm; aT - hệ số toả nhiệt phía trong nhà, aT = 10 W/ m2K; tsN - nhiệt độ đọng sương bên ngoài, xác định theo tN, jN mùa hè. tsT - nhiệt độ đọng sương bên trong nhà, xác định theo tN, jN mùa đông. Nếu không đảm bảo ktt < kmax cần phải tăng cường cách nhiệt cho bao che. Theo bảng 2.3 thông số tính toán của không khí trong nhà và bảng 2.4 thông số tính toán của không khí ngoài trời, tra đồ thị I - d, phụ lục 2b [1] với tN = 32,80C, jN = 66 % ta có tsN = 260 C; với tT = 220C, jT = 60 % ta có tsT = 140 C; với tĐ = 300C, jĐ = 60 % ta có tsĐ = 21,5 0C Hệ số truyền nhiệt cực đại là: - Mùa hè: kmax = aN = 20 = 15,45 W/m2K Không gian đệm: kmax = aĐ = 10 = 14,17 W/m2K - Mùa đông: kmax = aT = 10 = 9,76 W/m2K Không gian đệm: kmax = aT = 10 = 13,3 W/m2K Trong quá trình tính toán ta đã tính được: Hệ số truyền nhiệt của mái: k = 1,21 W/m2K Hệ số truyền nhiệt của kính: kk = 6,17 W/m2K Hệ số truyền nhiệt của tường bao: kt = 1,94 W/m2K Rõ ràng các hệ số truyền nhiệt thực tế đều nhỏ hơn các giá trị kmax cả mùa hè và mùa đông. Vậy điều kiện đọng sương được đảm bảo cả về mùa hè và mùa đông. 3.3 Tính toán lượng ẩm thừa WT Lượng ẩm thừa trong không gian điều hoà được tính theo công thức 3.29 [1]: WT = W1 + W2 + W3 + W4 + W5 , kg/s W1 - lượng ẩm thừa do người toả ra, kg/s W2 - lượng ẩm thừa do bay hơi từ bán thành phẩm, kg/s W3 - lượng ẩm thừa do bay hơi đoạn nhiệt từ sàn ẩm, kg/s W4 - lượng ẩm thừa do bay hơi nước nóng mang vào, kg/s W5 - lượng ẩm thừa do không khí lọt mang vào, kg/s Khi phòng điều hoà có nhiệt độ thấp hơn nhiệt độ ngoài trời, ngoài dòng nhiệt còn có một dòng ẩm thẩm thấu qua kết cấu bao che vào phòng nhưng coi là không đáng kể. Khi có rò lọt không khí qua cửa vào nhà, dòng không khí nóng cũng mang theo lượng ẩm nhất định vì độ chứa hơi của không khí nóng cao hơn nhưng lượng ẩm này cũng coi như bỏ qua hoặc tính vào phần cung cấp khí tươi. 3.3.1 Lượng ẩm do người toả ra W1 Lượng ẩm thừa do người toả ra được xác định theo biểu thức (3.30) TL [1]: W1 = n.qn , kg/s Trong đó: n - số người trong phòng điều hoà qn - lượng ẩm mỗi người toả ra trong một đơn vị thời gian, kg/s Giống như toả nhiệt, lượng ẩm toả ra từ con người cũng phụ thuộc vào nhiều yếu tố như: nhiệt độ, độ ẩm môi trường, cường độ lao động, lứa tuổi, giới tính… Dựa vào bảng 3.5 TL [1] giới thiệu lượng ẩm toả qn của mỗi người đàn ông trung niên cân nặng 68 kg và dùng phương pháp nội suy, ta có: - Mùa hè tT = 240C ở các văn phòng, phòng giám đốc, phòng phó giám đốc, phòng họp, phòng học-huấn luyện ở trạng thái lao động nhẹ qn = 107 g/h.người, ở các phòng khách ở trạng thái tĩnh tại qn = 48 g/h. - Mùa đông tT = 220C ở các văn phòng, phòng giám đốc, phòng phó giám đốc, phòng họp, phòng học-huấn luyện ở trạng thái lao động nhẹ qn = 91 g/h.người, ở các phòng khách ở trạng thái tĩnh tại qn = 44 g/h. Ví dụ tính toán: - Tính cho các văn phòng 101,103,104,105,106,109,201,206,210 mỗi phòng đều có trung bình là 3 người, vì vậy lượng ẩm toả ra là: + Mùa hè: W1 = n.qn = 3.107 = 321 g/h + Mùa đông: W1 = n.qn = 3.91 = 273 g/h - Tính cho các phòng khách 208, 304, 404, 504 đều có trung bình là 6 người, vì vậy lượng ẩm toả ra là: + Mùa hè: W1 = n.qn = 6.48 = 288 g/h + Mùa đông: W1 = n.qn = 6.44 = 264 g/h Các phòng còn lại, kết quả được trình bày trong bảng 3.11 sau: Bảng 3.11. Lượng ẩm do người toả ra Tầng Phòng Sử dụng Diện tích, m2 n qn W1 , g/h Mùa hè Mùa đông Mùa hè Mùa đông 1 101 Văn phòng 32 3 107 91 321 273 102 Văn phòng 64 6 107 91 642 546 103 Văn phòng 32 3 107 91 321 273 104 Văn phòng 32 3 107 91 321 273 105 Văn phòng 32 3 107 91 321 273 106 Văn phòng 40 3 107 91 321 273 107 Văn phòng 80 7 107 91 749 637 108 Văn phòng 80 7 107 91 749 637 109 Văn phòng 40 3 107 91 321 273 2 201 Văn phòng 32 3 107 91 321 273 202 Văn phòng 64 6 107 91 642 546 203 Phòng giám đốc 32 1 107 91 107 91 204 P phó giám đốc 32 1 107 91 107 91 205 P phó giám đốc 32 1 107 91 107 91 206 Văn phòng 40 3 107 91 321 273 207 Văn phòng 80 7 107 91 749 637 208 Phòng khách 80 6 48 44 288 264 209 Văn phòng 80 7 107 91 749 637 210 Văn phòng 40 3 107 91 321 273 Bảng 3.11. Lượng ẩm do người toả ra (tiếp) Tầng Phòng Sử dụng Diện tích, m2 n qn W1 , g/h Mùa hè Mùa đông Mùa hè Mùa đông 3 301 Văn phòng 96 9 107 91 963 819 302 Văn phòng 96 9 107 91 963 819 303 Văn phòng 96 9 107 91 963 819 304 Phòng khách 64 6 48 44 288 264 305 Văn phòng 96 9 107 91 963 819 4 401 Văn phòng 96 9 107 91 963 819 402 Văn phòng 96 9 107 91 963 819 403 Văn phòng 96 9 107 91 963 819 404 Phòng khách 64 6 48 44 288 264 405 Văn phòng 96 9 107 91 963 819 5 501 Phòng họp 96 12 107 91 963 819 502 Học, huấn luyện 96 12 107 91 963 819 503 Học, huấn luyện 96 12 107 91 963 819 504 Phòng khách 64 6 48 44 288 264 505 Phòng họp 96 12 107 91 963 819 3.3.2. Lượng ẩm bay hơi từ bán thành phẩm W2 Lượng ẩm bay hơi từ bán thành phẩm được xác định theo biểu thức (3.31) [1]: W2 = G2(y1 - y2), kg/s G2 - khối lượng bán thành phẩm đưa vào phòng điều hoà trong một đơn vị thời gian, kg/s; y1, y2 - thuỷ phần của bán thành phẩm khi vào và khi ra khỏi phòng điều hoà, kg H2O/kg bán thành phẩm. Đây là công trình dùng làm văn phòng làm việc, không có bán thành phẩm nên lượng ẩm bay hơi từ bán thành phẩm của công trình là bằng không. W2 = 0 3.3.3 Lượng ẩm bay hơi đoạn nhiệt từ sàn ẩm W3 Lượng ẩm bay hơi đoạn nhiệt từ sàn ẩm được xác định theo công thức (3.32) [1]. W3 = 0,006.Fs(tT – tư) , kg/h Fs - diện tích sàn bị ướt, m2; tT - nhiệt độ không khí trong phòng, 0C; tư - nhiệt độ nhiệt kế ướt tương ứng với tT và jT , 0C. Chỉ trong các phân xưởng chế biến thịt, cá, rau quả… mới có thể có mặt sàn ẩm. Nhưng trong công trình này sử dụng làm văn phòng làm việc nên không có phòng nào có sàn ẩm vì vậy: W3 = 0 3.3.4 Lượng ẩm do bay hơi nước nóng mang vào W4 Lượng ẩm do bay hơi nước nóng mang vào chủ yếu là từ các thiết bị đun nước nóng. Vì vậy nó chỉ có ở các phòng khách 208, 304, 404 và 504 có sử dụng bình nước nóng. Lượng ẩm này rất khó xác định nó phụ thuộc vào các điều kiện cụ thể vì vậy ở đây ta chỉ tính bổ sung cho các phòng khách, mỗi phòng có W4 = 500, g/h . 3.3.5 Lượng ẩm do không khí lọt mang vào W5 Lượng ẩm thừa do không khí rò lọt mang vào được xách định theo biểu thức (2.46) [3]: W5 = L8( dN - dT ), g/h Trong đó: L8 - lượng không khí rò lọt vào phòng, kg/h ; L8 được xác định theo công thức (3,22) [1] (đã trình bày ở mục 3.1.1.8. nhiệt toả do rò lọt không khí qua cửa Q8): Đối với hai phòng họp 501, 505 và hai phòng học-huấn luyện 502, 503 cửa thường mở lấy L8 = 1,2.2V, kg/h; các phòng còn lại cửa ít mở và kín khít lấy L8 = 1,2.1,5V, kg/h trong đó V là thể tích của phòng cần điều hoà. dN, dT - dung ẩm của không khí trong và ngoài trời, g/kg + Mùa hè: tN = 32,80C , jN = 66%, IN = 86,3 kJ/kg , dN = 21 g/kg tT = 240C , jT = 60%, IT = 52 kJ/kg , dT = 11 g/kg tĐ = 300C , jĐ = 60% , IĐ = 71 kJ/kg, dĐ = 16 g/kg + Mùa đông : tN = 13,80C , jN = 64%, IN = 30 kJ/kg , dN = 6,5 g/kg tT = 220C , jT = 60%, IT = 47,5 kJ/kg , dT = 10 g/kg tĐ = 160C , jĐ = 60%, IĐ = 33 kJ/kg , dĐ = 7 g/kg Lượng ẩm do không khí lọt từ ngoài mang vào phòng chủ yếu là không khí của không gian đệm lọt qua cửa ra vào còn lượng không khí từ ngoài trời lọt vào qua khung cửa kính là không đáng kể do kính rất kín. Vì vậy trạng thái không khí bên ngoài ở đây là trạng thái của không khí trong không gian đệm. Ví dụ tính toán : với khoảng cách giữa trần thật và trần giả của mỗi phòng của mỗi tầng đều là 0,5 m do vậy chiều cao của không gian điều hoà là 4 - 0,5 = 3,5 m. - Các phòng 101, 103, 104, 105, 201, 203, 204, 205 cùng có diện tích là 32 m2, thể tích của các phòng này là: V = 32.3,5 = 112 m3 + Mùa hè : Lượng ẩm do không khí lọt mang vào phòng là: W5 = L8(dĐ - dT) = 1,2.1,5.112(16 - 11) = 1008 g/h + Mùa đông : Lượng ẩm do không khí lọt mang vào phòng là: W5 = L8(dĐ - dT) = 1,2.1,5.112.(7 - 10) = - 605 g/h - Các phòng 501, 502, 503, 505 cùng có diện tích là 96 m2, thể tích của các phòng này là: V = 96.3,5 = 336 m3 + Mùa hè : Lượng ẩm do không khí lọt mang vào phòng là: W5 = L8(dĐ - dT) = 1,2.2.336(16 - 11) = 4032 g/h + Mùa đông : Lượng ẩm do không khí lọt mang vào phòng là: W5 = L8(dĐ - dT) = 1,2.2.336(7 - 10) = - 2419 g/h Tính tương tự cho các phòng còn lại, kết quả được thể hiện trong bảng3.12 sau: Bảng 3.12. Lượng ẩm do không khí lọt mang vào Tầng Phòng Diên tích, m2 Chiều cao, m dĐ - dT , g/kg W5 , g/h Mùa hè Mùa đông Mùa hè Mùa đông 1 101 32 3,5 5 -3 1008 - 605 102 64 3,5 5 -3 2016 -1210 103 32 3,5 5 -3 1008 - 605 104 32 3,5 5 -3 1008 - 605 105 32 3,5 5 -3 1008 - 605 106 40 3,5 5 -3 1260 -756 107 80 3,5 5 -3 2520 -1512 108 80 3,5 5 -3 2520 -1512 109 40 3,5 5 -3 1260 -756 2 201 32 3,5 5 -3 1008 - 605 202 64 3,5 5 -3 2016 -1210 203 32 3,5 5 -3 1008 - 605 204 32 3,5 5 -3 1008 - 605 205 32 3,5 5 -3 1008 - 605 206 40 3,5 5 -3 1260 -756 207 80 3,5 5 -3 2520 -1512 208 80 3,5 5 -3 2520 -1512 209 80 3,5 5 -3 2520 -1512 210 40 3,5 5 -3 1260 -756 3 301 96 3,5 5 -3 3024 -1814 302 96 3,5 5 -3 3024 -1814 303 96 3,5 5 -3 3024 -1814 304 64 3,5 5 -3 2016 -1210 305 96 3,5 5 -3 3024 -1814 Bảng 3.12. Lượng ẩm do không khí lọt mang vào (tiếp) Tầng Phòng Diện tích, m2 Chiều cao, m dĐ - dT , g/kg W5 , g/h Mùa hè Mùa đông Mùa hè Mùa đông 4 401 96 3,5 5 -3 3024 -1814 402 96 3,5 5 -3 3024 -1814 403 96 3,5 5 -3 3024 -1814 404 64 3,5 5 -3 2016 -1210 405 96 3,5 5 -3 3024 -1814 5 501 96 3,5 5 -3 4032 - 2419 502 96 3,5 5 -3 4032 - 2419 503 96 3,5 5 -3 4032 - 2419 504 64 3,5 5 -3 2016 -1210 505 96 3,5 5 -3 4032 - 2419 Bảng 3.13. Tổng lượng ẩm thừa của các phòng Tầng Phòng Diên tích, m2 Chiều cao, m W1 W5 W4 WT , g/h Hè Đông Hè Đông Hè Đông 1 101 32 3,5 321 273 1008 - 605 0 1329 -332 102 64 3,5 642 546 2016 -1210 0 2658 -664 103 32 3,5 321 273 1008 - 605 0 1329 -332 104 32 3,5 321 273 1008 - 605 0 1329 -332 105 32 3,5 321 273 1008 - 605 0 1329 -332 106 40 3,5 321 273 1260 -756 0 1581 -483 107 80 3,5 749 637 2520 -1512 0 3269 -875 108 80 3,5 749 637 2520 -1512 0 3269 -875 109 40 3,5 321 273 1260 -756 0 1581 -483 Bảng 3.13. Tổng lượng ẩm thừa của các phòng (tiếp) Tầng Phòng Diên tích, m2 Chiều cao, m W1 W5 W4 WT , g/h Hè Đông Hè Đông Hè Đông 2 201 32 3,5 321 273 1008 - 605 0 1329 -332 202 64 3,5 642 546 2016 -1210 0 2658 -664 203 32 3,5 107 91 1008 - 605 0 1115 -514 204 32 3,5 107 91 1008 - 605 0 1115 -514 205 32 3,5 107 91 1008 - 605 0 1115 -514 206 40 3,5 321 273 1260 -756 0 1581 -483 207 80 3,5 749 637 2520 -1512 0 3269 -875 208 80 3,5 288 264 2520 -1512 500 3308 -748 209 80 3,5 749 637 2520 -1512 0 3269 -875 210 40 3,5 321 273 1260 -756 0 1581 -483 3 301 96 3,5 963 819 3024 -1814 0 3987 -995 302 96 3,5 963 819 3024 -1814 0 3987 -995 303 96 3,5 963 819 3024 -1814 0 3987 -995 304 64 3,5 288 264 2016 -1210 500 2804 -446 305 96 3,5 963 819 3024 -1814 0 3987 -995 4 401 96 3,5 963 819 3024 -1814 0 3987 -995 402 96 3,5 963 819 3024 -1814 0 3987 -995 403 96 3,5 963 819 3024 -1814 0 3987 -995 404 64 3,5 288 264 2016 -1210 500 2804 -446 405 96 3,5 963 819 3024 -1814 0 3987 -995 5 501 96 3,5 963 819 4032 - 2419 0 4995 -1600 502 96 3,5 963 819 4032 - 2419 0 4995 -1600 503 96 3,5 963 819 4032 - 2419 0 4995 -1600 504 64 3,5 288 264 2016 -1210 500 2804 -446 505 96 3,5 963 819 4032 - 2419 0 4995 -1600 3.3.6 Tính bổ sung lượng ẩm thừa cho công trình Trong quá trình tính toán ẩm thừa cho công trình ta đã bỏ qua lượng ẩm thừa do bay hơi từ bán thành phẩm, do bay hơi từ sàn ẩm và không tính toán chính xác được lượng ẩm do bay hơi nước nóng mang vào, ngoài ra còn rất nhiều yếu tố làm cho lượng ẩm trong phòng luôn luôn thay đổi mà ta không thể tính toán chính xác được. Vì vậy ta cần tính bổ sung cho cho mỗi phòng một lượng ẩm thừa nhất định bằng cách nhân lượng ẩm thừa đã tính toán được ở mỗi phòng với hệ số an toàn là kat =1,2. Kết quả được cho trong bảng dưới đây: Bảng 3.14. Tổng lượng ẩm thừa của các phòng sau khi nhân với kat =1,2 Tầng Phòng Diện tích, m2 Chiều cao, m WT , g/h Mùa Hè Mùa đông 1 101 32 3,5 1595 -398 102 64 3,5 3190 -797 103 32 3,5 1595 -398 104 32 3,5 1595 -398 105 32 3,5 1595 -398 106 40 3,5 1897 -580 107 80 3,5 3923 -1050 108 80 3,5 3923 -1050 109 40 3,5 1897 -580 2 201 32 3,5 1595 -398 202 64 3,5 3190 -797 203 32 3,5 1338 -617 204 32 3,5 1338 -617 205 32 3,5 1338 -617 206 40 3,5 1897 -580 207 80 3,5 3923 -1050 208 80 3,5 3970 -898 209 80 3,5 3923 -1050 210 40 3,5 1897 -580 Bảng 3.14. Tổng lượng ẩm thừa của các phòng sau khi nhân với kat =1,2 (tiếp) Tầng Phòng Diện tích, m2 Chiều cao, m WT , g/h Mùa Hè Mùa đông 3 301 96 3,5 4784 -1194 302 96 3,5 4784 -1194 303 96 3,5 4784 -1194 304 64 3,5 3365 -535 305 96 3,5 4784 -1194 4 401 96 3,5 4784 -1194 402 96 3,5 4784 -1194 403 96 3,5 4784 -1194 404 64 3,5 3365 -535 405 96 3,5 4784 -1194 5 501 96 3,5 5994 -1920 502 96 3,5 5994 -1920 503 96 3,5 5994 -1920 504 64 3,5 3365 -535 505 96 3,5 5994 -1920 Tổng lượng ẩm thừa của công trình là : Mùa hè : WT = 117962 g/h Mùa đông : WT = -31690 g/h 3.4 Tính toán hệ số góc tia quá trình Hệ số góc tia quá trình eT biểu diễn hướng tự thay đổi trạng thái không khí do nhận nhiệt thừa QT và ẩm thừa WT , được xác định theo công thức: eT = QT / WT , kJ/kg Trong đó : QT - Tổng lượng nhiệt thừa trong không gian điều hoà, W WT - Tổng lượng ẩm thừa trong không gian điều hoà, kg/h Ví dụ tính toán : - Tính cho phòng 101 + Mùa hè : Tổng lượng nhiệt thừa : QT = 5766 W Tổng lượng ẩm thừa : WT = 1595 g/h eT = QT / WT = 5766.3600/1595 = 13014 kJ/kg + Mùa đông : Tổng lượng nhiệt thừa : QT = - 1807 W Tổng lượng ẩm thừa : WT = -398 g/h eT = QT / WT = (-1807).3600/(-398) = 16345 kJ/kg Tính tương tự cho các phòng còn lại, kết quả được thể hiện trong bảng sau: Bảng 3.15. Bảng hệ số góc của tia quá trình Tầng Phòng QT, W WT, g/h eT , kJ/kg M hè M đông M hè M đông M hè M đông 1 101 5766 -1807 1595 -398 13014 16345 102 9953 -2144 3190 -797 11232 9684 103 5766 -1807 1595 -398 13014 16345 104 4307 -448 1595 -398 9721 4052 105 5766 -1807 1595 -398 13014 16345 106 7301 -2999 1897 -580 13855 18614 107 13086 -3716 3923 -1050 12009 12741 108 13086 -3716 3923 -1050 12009 12741 109 7529 -3173 1897 -580 14288 19694 2 201 5678 -1726 1595 -398 12816 15612 202 9811 -2012 3190 -797 11072 9088 203 4778 -2626 1338 -617 12856 15322 204 3232 -1184 1338 -617 8696 6908 205 4778 -2626 1338 -617 12856 15322 206 7238 -2941 1897 -580 13736 18254 207 11059 -1826 3923 -1050 10148 6261 208 10789 -2096 3970 -898 9783 8403 209 11059 -1826 3923 -1050 10148 6261 210 7238 -2941 1897 -580 13736 18254 3 301 15854 -4079 4784 -1194 11930 12298 302 15854 -4079 4784 -1194 11930 12298 303 16622 -4793 4784 -1194 12508 14451 304 10171 -1999 3365 -535 10881 13451 305 16622 -4793 4784 -1194 12508 14451 Bảng 3.15. Bảng hệ số góc của tia quá trình (tiếp) Tầng Phòng QT, W WT, g/h eT , kJ/kg M hè M đông M hè M đông M hè M đông 4 401 16220 -4418 4784 -1194 12206 13321 402 16220 -4418 4784 -1194 12206 13321 403 17028 -5172 4784 -1194 12814 15594 404 10385 -2197 3365 -535 11110 14784 405 17028 -5172 4784 -1194 12814 15594 5 501 23490 -8167 5994 -1920 14108 15313 502 23490 -8167 5994 -1920 14108 15313 503 24340 -8959 5994 -1920 14619 16798 504 15209 -3157 3365 -535 16271 21243 505 24340 -8959 5994 -1920 14619 16798 Chương 4. thành lập và tính toán sơ đồ điều hoà không khí 4.1 Thành lập sơ đồ điều hoà không khí Sơ đồ điều hoà được thiết lập dựa trên kết quả của các tính toán cân bằng nhiệt ẩm, đồng thời thoả mãi các yêu cầu tiện nghi của con người và yêu cầu công nghệ, phù hợp với điều kiện khí hậu. Nói cách khác, khi thành lập sơ đồ điều hoà không khí, các thông số tính toán của không khí ngoài trời (tN, jN) và trong nhà (tT, jT) đã được chọn trước, nhiệt thừa QT và ẩm thừa WT cũng như hệ số góc tia quá trình tự thay đổi trạng thái không khí trong phòng e = QT/WT đã biết. Nhiệm vụ lập sơ đồ điều hoà không khí là xác lập quá trình xử lí không khí rồi tiến hành tính năng suất cần có của các thiết bị đó; tiến hành kiểm tra các điều kiện vệ sinh... Việc thành lập và tính toán sơ đồ điều hoà không khí được tiến hành đối với mùa hè và mùa đông thì đương nhiên thoả mãn cho các thời gian còn lại trong năm. Tuỳ điều kiện cụ thể, có thể chọn một trong các sơ đồ: - Sơ đồ thẳng: Là sơ đồ mà không khí ngoài trời sau khi qua xử lý nhiệt ẩm được cấp vào phòng điều hoà rồi được thải thẳng ra ngoài. Sơ đồ thẳng được sử dụng khi trong không gian cần điều hoà có nguồn phát sinh các chất độc, có mùi hôi hám,… hoặc khi chi phí lắp đặt đường ống gió hồi lớn so với tiết kiệm năng lượng thu được nếu dùng sơ đồ có tuần hoàn không khí. - Sơ đồ tuần hoàn không khí một cấp: Là sơ đồ mà không khí sau khi xử lý được thổi vào phòng sau đó một phần được thải ra ngoài và một phần được đưa trở lại thiết bị sử lý không khí. Sơ đồ tuần hoàn không khí một cấp thường được sử dụng rộng rãi cho cả điều hoà tiện nghi và điều hoà công nghệ như điều hoà cho hội trường, rạp hát, phòng họp, phân xưởng sản xuất, nhà ăn, siêu thị, khách sạn… Đây là sơ đồ đơn giản trong việc lắp đặt vận hành và có chi phí đầu tư ban đầu nhỏ. - Sơ đồ tuần hoàn không khí hai cấp: Được sử dụng khá rộng rãi trong điều hoà công nghệ như trong nhà máy dệt, nhà máy sản xuất dược phẩm,… nhằm nâng cao hiệu quả kinh tế, tiết kiệm năng lượng… - Sơ đồ phun ẩm bổ sung: Được sử dụng khi cần tăng ẩm ngay bên trong không gian cần điều hoà. Sơ đồ này được sử dụng cho cả sơ đồ thẳng, một cấp và hai cấp. Đặc điểm của công trình “Nhà điều hành sản xuất xí nghiệp thương mại mặt đất Nội Bài “là công trình được sử dụng với mục đích làm văn phòng làm việc, phòng họp - huấn luyện, phòng khách không đòi hỏi nghiêm ngặt về chế độ nhiệt ẩm, không có các nguồn phát sinh chất độc hại và vấn đề tiết kiệm năng lượng cần được đặt lên hàng đầu. Do đó, chỉ cần sử dụng sơ đồ tuần hoàn không khí một cấp cho công trình này là đủ đáp ứng yêu cầu kỹ thật mà lại tiết kiệm về mặt kinh tế. Sơ đồ tuần hoàn không khí một cấp như sau: Hình 4.1. Sơ đồ tuần hoàn không khí một cấp 1 - Cửa lấy gió trời. 7 - Miệng thổi gió 2 - Buồng hoà trộn 8 - Miệng hút 3 - Thiết bị xử lí nhiệt ẩm 9 - Đường ống gió hồi 4 - Quạt gió cấp 10 - Thiết bị lọc bụi 5 - Đường ống gió cấp 11 - Quạt gió hồi 6 - Gian máy (gian điều hoà) 12 - Cửa Nguyên lý làm việc của hệ thống như sau: Không khí ngoài trời lưu lượng LN, trạng thái N(tN;jN) qua cửa lấy gió trời 1 đi vào buồng hoà trộn 2. Tại đây diễn ra quá trình hoà trộn giữa không khí ngoài trời với không khí tuần hoàn trạng thái T(tT;jT), lưu lượng LT. Không khí sau khi hoà trộn (có trạng thái H) được xử lí nhiệt ẩm trong thiết bị xử lí 3 đến trạng thái O rồi được quạt gió 4 vận chuyển theo đường ống 5 tới gian điều hoà 6 và được thổi vào phòng qua các miệng thổi gió 7. Trạng thái không khí thổi vào ký hiệu là V. Do nhận nhiệt thừa và ẩm thừa trong phòng nên không khí tự thay đổi trạng thái từ V đến T theo tia VT có hệ số góc eT = QT/WT. Sau đó không khí trong phòng có trạng thái T được hút qua các miệng hút 8 đi vào đường ống gió hồi 9, lọc bụi 10 và qua quạt gió hồi 11, một phần được đưa vào buồng hoà trộn 2. Một phần không khí trong phòng được thải ra ngoài qua cửa thải gió 12 với lưu lượng LN. 4.2 Tính toán sơ đồ điều hoà không khí Đặc điểm khí hậu Việt Nam là khí hậu nhiệt đới nóng và ẩm, vào mùa đông nhiệt độ không quá thấp. Người Việt Nam thường có thói quen mặc áo ấm mà không cần đến nhu cầu sưởi vào mùa đông. Do đó nhu cầu tiện nghi vào mùa đông là không lớn nên để kinh tế công trình không bố trí hệ thống sưởi mùa đông. Vì vậy trong phần này, ta chỉ tính toán sơ đồ điều hoà không khí cho mùa hè, cũng như chỉ tính năng suất lạnh cho mùa hè mà không tính năng suất sưởi cho mùa đông. Sự thay đổi trạng thái không khí trong hệ thống điều hoà không khí có tuần hoàn không khí một cấp mùa hè được trình bày trên đồ thị I – d (hình 4.2) như sau: Hình 4.2. Sơ đồ quá trình thay đổi trạng thái của không khí trên đồ thị I – d Trước hết có thể xác định được ngay các điểm T và N theo các thông số đã chọn từ trước. Sau đó xác định điểm thổi vào V bằng cách kẻ tia quá trình eT = QT/WT đi qua điểm T, điểm V là điểm cắt giữa eT và đường j = 95% (j = 90 á 95%). Do trong hệ thống điều hoà đã chọn không khí sẽ được xử lý và thổi vào phòng nhờ chính các dàn lạnh đặt trực tiếp trong phòng vì vậy điểm thổi vào V trùng với điểm cuối của quá trình sử lý nhiệt ẩm O trên đồ thị I - d. Các quá trình trên đồ thị : - TH và NH : quá trình hoà trộn của không khí tái tuần hoàn có trạng thái T và gió tươi trạng thái N; - HV : quá trình làm lạnh và khử ẩm; - VT : quá trình tự biến đổi trạng thái của không khí để khử QT và WT. Điểm hoà trộn H được xác định theo công thức 4.12a và 4.12a [3] như sau: IH = IT .+ IN . dH = dT .+ dN . Trong đó: + L = LN + LT là lượng không khí cần thiết để triệt tiêu toàn bộ lượng nhiệt thừa và ẩm thừa trong không gian điều hoà. L = QT / (IT – IV ) = WT / (dT – dV ), kg/s + LN : là lượng gió tươi (lượng không khí bổ sung) cần thiết để đảm bảo cung cấp đủ lượng oxi cho người đảm bảo điều kiện vệ sinh như sau : * Nếu người làm việc lâu dài trong phòng có điều hoà không khí thì cần bổ sung cho mỗi người lượng không khí tươi là (30 á 35) kg/h ( tức là 25 á 35 m3/h); * Nếu người làm việc ngắn hạn (vài giờ) trong phòng, hoặc không cho phép hút thuốc trong phòng thì có thể bổ sung lượng không khí tươi cho mỗi người ít hơn: cần 18 kg/h (hoặc 15 m3/h). Tuy nhiên, trong bất kỳ trường hợp nào thì lượng không khí bổ sung cũng không dưới 10% tổng lượng không khí cấp vào phòng, vì sự hoà trộn không khí không thể tuyệt đối đồng đều. Tóm lại, lượng không khí bổ sung cho n người được xác định theo công thức (4.11a) và (4.11b) TL [3]: LN ³ ( 30 á 35 )n , kg/h LN ³ 10%L ở đây ta chọn LN = 35. n kg/h + LT : lưu lượng gió tái tuần hoàn kg/h Năng suất lạnh cần thiết là: Q0 = L(IH – IO ), kW Năng suất làm khô (nước ngưng tụ lại ở dàn lạnh): W0 = L(dH – dO), kg/s Ví dụ tính toán : - Phòng 101: Qua T ta vẽ eT = 13014 kJ/kg giao nhau với đường jV = 95% tại điểm nào thì đó là điểm O cần xác định. Tra đồ thị I – d ta có trạng thái của điểm O (O º V) như sau: dV = 10,5 g/kg IV = 41 kJ/kg tV = 15,5 0C Các thông số trạng thái ngoài trời: tN = 32,80C, jN = 66%, IN = 86,3 kJ/kg, dN = 21 g/kg Các thông số trạng thái trong nhà : tT = 240C ,jT = 60%, IT = 52 kJ/kg, dT = 11 g/kg Lượng nhiệt thừa trong phòng là : QT = 5766 W Lượng ẩm thừa trong phòng là : WT = 1595 g/h Hệ số góc tia quá trình là : eT = 13014 kJ/kg Lượng không khí tuần hoàn là : L = QT / (IT – IV ) = 5766/ [(52 - 41).1000] = 0,524 kg/s = 524 g/s Lượng không khí tươi cần cấp cho phòng 101 trong một giờ là : LN = 35.n kg/h Số người trong phòng 101 là: n = 3 người LN = 35.n = 35.3 = 105 kg/h = 0,02917 kg/s = 29,17 g/s Ta thấy rằng LN < 10%L vậy chọn LN = 10%L = 52,4 g/s = 0,0524 kg/s Lượng không khí tái tuần hoàn : LT = L - LN = 524 – 52,4 = 471,6 g/s = 0,4716 kg/s Trạng thái của điểm hoà trộn H : IH = IT . + IN . = 52. + 86,3. = 55,43 kJ/kg dH = dT . + dN . = 11. + 21. = 12 g/kg Năng suất lạnh yêu cầu của phòng 101 là : Q0 = L.(IH – IV ) = 524.(55,43 - 41) = 7564 W Năng suất làm khô (nước ngưng tụ lại ở dàn lạnh): W0 = L(dH – dV) = 524.( 12 - 10,5) = 786 kg/s - Tính tương tự cho các phòng còn lại, kết quả được trình bày trong bảng 4.1 và bảng 4.2. Ta thấy nhiệt độ của các điểm thổi vào V (tV) trong bảng 4.1 đều có chênh lệch nhiệt độ với nhiệt độ trong phòng (tT = 240C) không quá 100C do đó theo mục 4.1.2 [3], điều kiện vệ sinh đối với trường hợp thổi gió từ trên cao xuống được đảm bảo. Bảng 4.1. Thông số điểm thổi vào V (V º O) của các phòng Tầng Phòng QT, W WT, g/h eT, kJ/kg jV, % tV , 0C dV, g/kg IV, kJ/kg 1 101 5766 1595 13014 95 15,5 10,5 41 102 9953 3190 11232 95 15 10 40 103 5766 1595 13014 95 15,5 10,5 41 104 4307 1595 9721 95 15 10 40 105 5766 1595 13014 95 15,5 10,5 41 106 7301 1897 13855 95 16 10,7 41,8 107 13086 3923 12009 95 15,3 10,3 40,6 108 13086 3923 12009 95 15,3 10,3 40,6 109 7529 1897 14288 95 16 10,8 43,5 2 201 5678 1595 12816 95 15,5 10,5 41 202 9811 3190 11072 95 15 10 40 203 4778 1338 12856 95 15,5 10,5 41 204 3232 1338 8696 95 14,8 9,8 39 205 4778 1338 12856 95 15,5 10,5 41 206 7238 1897 13736 95 16 10,7 41,8 207 11059 3923 10148 95 15 10 40 208 10789 3970 9783 95 15 10 40 209 11059 3923 10148 95 15 10 40 210 7238 1897 13736 95 16 10,7 41,8 3 301 15854 4784 11930 95 15,3 10,3 40,6 302 15854 4784 11930 95 15,3 10,3 40,6 303 16622 4784 12508 95 15,5 10,5 41 304 10171 3365 10881 95 15 10 40 305 16622 4784 12508 95 15,5 10,5 41 Bảng 4.1. Thông số điểm thổi vào V (V º O) của các phòng (tiếp) Tầng Phòng QT, W WT, g/h eT, kJ/kg jV, % tV , 0C dV, g/kg IV, kJ/kg 4 401 16220 4784 12206 15,5 15,5 10,5 41 402 16220 4784 12206 15,5 15,5 10,5 41 403 17028 4784 12814 15,5 15,5 10,5 41 404 10385 3365 11110 15 15 10 40 405 17028 4784 12814 15,5 15,5 10,5 41 5 501 23490 5994 14108 16 16 10,7 41,8 502 23490 5994 14108 16 16 10,7 41,8 503 24340 5994 14619 16,2 16,2 10,8 43,8 504 15209 3365 16271 16,5 16,5 11,2 45 505 24340 5994 14619 16,2 16,2 10,8 43,8 Bảng 4.2. Năng suất lạnh yêu cầu Q0, lưu lượng gió cần thiết L và năng suất làm khô W0 của các phòng Phòng L, kg/s LN, kg/s LN, m3/s LT, kg/s dH, g/kg IH, J/kg Q0, kW W0, kg/s 101 0,524 0,0524 0,0437 0,4716 12 55,43 7,564 786 102 0,829 0,0829 0,0691 0,7461 12 55,43 12,798 1658 103 0,524 0,0524 0,0437 0,4716 12 55,43 7,564 786 104 0,359 0,0359 0,0299 0,3231 12 55,43 5,538 718 105 0,524 0,0524 0,0437 0,4716 12 55,43 7,564 786 106 0,716 0,0716 0,0597 0,6444 12 55,43 9,759 930,8 107 1,148 0,1148 0,0957 1,0332 12 55,43 17,023 1951,6 108 1,148 0,1148 0,0957 1,0332 12 55,43 17,023 1951,6 109 0,886 0,0886 0,0738 0,7974 12 55,43 10,567 1063,2 201 0,516 0,0516 0,0430 0,4644 12 55,43 7,449 774 202 0,818 0,0818 0,0682 0,7362 12 55,43 12,616 1636 203 0,434 0,0434 0,0362 0,3906 12 55,43 6,268 651 204 0,249 0,0249 0,0208 0,2241 12 55,43 4,084 547,8 205 0,434 0,0434 0,0362 0,3906 12 55,43 6,268 651 206 0,41 0,041 0,0342 0,369 12 55,43 9,672 533 207 0,922 0,0922 0,0768 0,8298 12 55,43 14,220 1844 208 0,899 0,0899 0,0749 0,8091 12 55,43 13,873 1798 209 0,922 0,0922 0,0768 0,8298 12 55,43 14,220 1844 210 0,71 0,071 0,0592 0,639 12 55,43 9,672 923 301 1,391 0,1391 0,1159 1,2519 12 55,43 20,625 2364,7 302 1,391 0,1391 0,1159 1,2519 12 55,43 20,625 2364,7 303 1,511 0,1511 0,1259 1,3599 12 55,43 21,806 2266,5 304 0,848 0,0848 0,0707 0,7632 12 55,43 13,078 1696 305 1,511 0,1511 0,1259 1,3599 12 55,43 21,806 2266,5 Bảng 4.2. Năng suất lạnh yêu cầu Q0, lưu lượng gió cần thiết L và năng suất làm khô W0 của các phòng Phòng L, kg/s LN, kg/s LN, m3/s LT, kg/s dH, g/kg IH, J/kg Q0, kW W0, kg/s 401 1,475 0,1475 0,1229 1,3275 12 55,43 21,278 2212,5 402 1,475 0,1475 0,1229 1,3275 12 55,43 21,278 2212,5 403 1,548 0,1548 0,1290 1,3932 12 55,43 22,338 2322 404 0,865 0,0865 0,0721 0,7785 12 55,43 13,353 1730 405 1,548 0,1548 0,1290 1,3932 12 55,43 22,338 2322 501 2,303 0,2303 0,1919 2,0727 12 55,43 31,389 2993,9 502 2,303 0,2303 0,1919 2,0727 12 55,43 31,389 2993,9 503 2,968 0,2968 0,2473 2,6712 12 55,43 34,521 3561,6 504 2,173 0,2173 0,1811 1,9557 12 55,43 22,661 1738,4 505 2,968 0,2968 0,2473 2,6712 12 55,43 34,521 3561,6 Tổng năng suất lạnh của toàn bộ công trình là : Q0S = =546748 W = 546,748 kW. Tổng lưu lượng gió yêu cầu của toàn bộ công trình là : LS = 39,37 kg/s. * Xác định lượng không khí tươi: Ta thấy lượng gió tươi rò lọt G8, kg/s (xác định theo công thức ở mục 3.1.1.8 chương 3) lớn hơn lượng gió tươi cấp chủ động vào phòng LN, kg/s (bảng4.2). Ví dụ phòng 101 lượng gió tươi rò lọt G8 = 0,056 kg/s; lưu lượng gió tươi cần thiết cấp vào phòng LN = 0.0524 kg/s. Do đó không phải cấp gió tươi nữa và coi G8 đã đủ cung cấp gió tươi cho phòng. Điều này cũng đúng với thực tế đối với công trình này. Vì vậy phần tính toán thiết kế hệ thống thông gió không áp dụng cho công trình này. Chương 5 : tính chọn máy và thiết bị của hệ thống điều hoà không khí 5.1. Lựa chọn hệ thống điều hoà không khí cho công trình Ngày nay, với sự phát triển vượt bậc của khoa học kỹ thuật nên hệ thống điều ho