Tìm hiểu điều hoà không khí

CHƯƠNG 13 ĐIỀU HOÀ KHÔNG KHÍ Trong sản xuất, kỹ thuật và trong đời sống xã hội, ánh sáng và nhiệt độ môi trường xung quang là một trong những yếu tố không thể thiếu được, và hai yếu tố trên có ảnh hưởng trực tiếp đến năng suất và sức khoẻ của người lao động. Đối với ngành điện nó càng quan trọng hơn nhất là trong lĩnh vực thiết kế. Ở đây do giới hạn của một đồ án tốt nghiệp, em chỉ chọn một phòng trong nhà phân phối và điều khiển để tính đại diện cho những phòng khác. I. ĐIỀU HOÀ KHÔNG KHÍ : 1.Giới thiệu chung : Trong công nghiệp, ngành điều tiết không khí đã có những bước tiến nhanh chóng. Ngành điều tiết không khí đã hổ trợ đắc lực cho nhiều ngành kinh tế như thông tin, vô tuyến điện, bưu điện, điện tử, vi điện tử, máy tính… Ngày nay, mổi ngành điều có những công trình riêng nghiêng cứu về điều hoà không khí ứng dụng riêng cho ngành mình. Như trong các ngành quang học, điện tử, vi điện tử…thì ngoài nhiệt độ và độ ẩm, độ sạch của không khí được đặc biệt chú ý. Trong khi điều hoà kỹ thuật đòi hỏi moat môi trường không thay đổi so với bên ngoài thì ngược lại, điều hoà tiện nghi lại thay đổi tuỳ theo mùa và thậm chí cả theo giờ trong một ngày và đặc biệt thay đổi theo tập quán của từng vùng dân cư. Yêu cầu tiện nghi đối với con người có thể chia làm hai nhóm chính : Nhóm 1 : Nhiệt độ không khí, độ ẩm không khí, tốc độ không khí và độ ẩm vách bao quanh. Nhóm 2 : Độ trong sạch của không khí , độ ồn, trường tỉnh điện. 2.Định nghĩa điều hoà không khí : Điều hòa không khí là quá trình sử lí không khí trong đó các thông số về nhiệt độ, độ ẩm tương đôí, sự tuần hoàn lưu thông phân phối không khí, độ sạch buội cũng như các tạp chất hoá học…được điều chỉnh trong phạm vi cho trước theo yêu cầu của không gian cần điều hoà không phụ thuộc vào các điều kiện thời tiết đang diễn ra ngoài nhà. Theo mục đích ứng dụng có thể được phân ra điều hoà tiện nghi và điều hoà công nghệ ; theo tính chất quan trọng của công trình có thể phân ra điều hoà cấp 1, cấp 2, cấp 3 theo kết cấu của hệ thống chia ra điều hoà cục bộ, điều hoà trung tâm gió và điều hoà trung tâm nước. Điều hoà tiện nghi : là quá trình điều hoà không khí đáp ứng tiện nghi nhiệt của con người làm cho con người cảm thấy thoải mái trong điều kiện vi khí hậu mà hệ thống điều hoà không khí tạo ra. Các lỉnh vực ứng dụng chính : hội trường, văn phòng, các công trình công cộng… Điều hoà công nghệ : là điều hoà không khí phục vụ cho các quá trình công nghệ sản xuất, chế biến như : công nghiệp điện tử, tin học, máy tính, bưu điện, viển thông… Điều hoà không khí cấp 1 : là điều hoà tiện nghi có độ tin cậy cao nhất, duy trì được các thông số vi khí hậu trong nhà trong giới hạn cho phép không phụ thuộc vào những biến động khí hậu cực đại ngoài trời của cả mùa hè và mùa đông đã ghi nhận trong nhiều năm. Điều hoà không khí cấp 2 : : là điều hoà tiện nghi có độ tin cậy trung bình, duy trì được các thông số vi khí hậu trong nhà trong với phạm vi sai lệch không quá 200h trong một năm khi có biến động khí hậu cực đại ngoài trời của cả mùa hè và mùa đông. Điều hoà không khí cấp 3 : là điều hoà tiện nghi có độ tin cậy thấp, duy trì được các thông số vi khí hậu trong nhà trong với phạm vi sai lệch không quá 400h trong một năm khi có biến động khí hậu cực đại ngoài trời của cả mùa hè và mùa đông. 3. Hệ thống lạnh máy điều hoà cở nhỏ : Thiết bị quan trọng nhất trong hệ thống điều hoà không khí là hệ thống lạnh. Đối với các máy lạnh công suất nhỏ, nhỏ người ta thường sử dụng máy nén kiểu kín, môi chất lạnh là Freon ( R12 và R22), dàn lạnh và dàn ngưng là các dàn ống đồng cánh nhôm. Do yêu cầu khác nhau nên quạt sử dụng cho các dàn có khác nhau, cụ thể dàn ngưng sử dụng quạt hướng trục và dàn lạnh sử dụng quạt ly tâm. Sơ đồ nguyên lý hệ thống lạnh máy điều hoà không khí công suất nhỏ Thermostat : Cảm ứng nhiệt độ. 4.Qui trình lắp đặt : Vị trí lắp đặt phải thông thoáng cho đường gió vào và ra khỏi dàn nóng,Gió hút và thổi không bị vướng, quẩn.. Vị trí đó phải tiếp can được dễ dàng để bảo dưởng sữa chữa. Vị trí đó phải đảm bảo dàn nóng lắp đặt được vững vàng, chắc chắn… Vị trí mà bộ điều khiển từ xa không bị ảnh hưởng trực tiếp của tia bức xạ mặt trời. Vị trí mà gió lạnh thổi ra được phân phối đều cho phòng, không bị quẩn gió. Vị trí mà nước xả ngưng dể dàng xả ra ngoài. Vị trí mà dàn trong nhà được cố định vững vàng, chắc chắn. Sự phân phối không khí trong phòng phải phù hợp với cấu trúc phòng và vị trí người cũng như đồ đạc trong phòng.Gió vào và ra khỏi thiết bị phải thông thoáng. Không nên lắp đặt dàn lạnh ở gần cửa ra vào, cửa sổ vì sẽ tốn thêm năng suất lạnh tổn that do gió hút hoặc gió thải. Tính toán điều hoà và thông gió. Ở đây ta chỉ thiết kế hệ thống điều hoà không khí sử dụng máy lạnh cục bộ, không sử dụng sử dụng cho trường hợp máy lạnh trung tâm, không xem xét vấn đề sưởi ấm vào mùa đông. Trong bản tính thiết kế này chỉ tính cho một phòng đại diện cho các phòng khác trong nhà điều khiển, các phòng còn lại tuỳ theo dịên tích mà ta tính toán. Tiêu chuẩn thiết kế : Nhiệt độ ngoài trời : 35 Nhiệt độ trong phòng khi có điều hoà không khí : 24 Số liệu ban đầu : Chiều rộng phòng : a = 6m Chiều dài phòng : b = 10,6m Chiều cao : h = 3,5m. *. Xác định các nguồn nhiệt toả trong phòng. a. Nhiệt toả từ đèn chiếu sáng : Giả sử phòng này đặt 4 bộ đèn huỳnh quang 2 x 40W. Ta có Ns : tổng công suất của tất cả các đèn chiếu sáng. Ns = 4 x 2 x 40 = 320 W = 0,32kW. Q1 = Ns = 0,32 kW. b. Nhiệt do người toả ra : Q2 = n * q * 10= 0,79kW. n : số người làm việc trong phòng n = 4 người q : Nhiệt toàn phần toả ra từ người q = 198W/người ( xem người làm việc lao động bình thường, nhiệt độ phòng làm việc 25) c. Nhiệt toả ra từ bề mặt thiết bị trao đổi nhiệt : Q3 = .10.F( t) = 10. 10..45.24 = 10,8W = 0,010 8kW. Trong đó : = 10 W/m.K nhiệt độ bề mặt vỏ = ( 45 ) diện tích bề mặt vỏ thiết bị nhiệt độ tính toán của không khí trong phòng 24 ( chọn theo sách cơ sở kỹ thuật Điều Hoà Không Khí của NXB Khoa Học Kỷ Thuật, trang 43) d. Nhiệt do bức xạ của mặt trời vào phòng điều khiển : Q4 = Qk1 + Qk2 + Qbc = 4,1 kW Trong đó : Qk1 : Bức xạ nhiệt qua kính ở hướng Tây Bắc Qk1 = Is,d . Fk . T1 . T2 . T3 . T4 . 10 = 0,80kW. Is,d = 176 W/mCường độ bức xạ mặt trời trên mặt đứng phụ thuộc vào hướng địa lý. Fk = 8 m Diện tích bề mặt nhận bức xạ T1 = 0,9 Hệ số trong suốt của kính ( cửa kính 1 lớp ) T2 = 0,8 Hệ số bám bẩn cửa kính 1 lớp đặt đứng. T3 = 0,79 Hệ số khúc xạ cửa kính 1 lớp khung kim loại T4 = 1 Hệ số tán xạ do che chắn, với các vật che chắn. Qk2 : Bức xạ nhiệt qua kính ở hướng Tây Bắc Qk2 = Is,d . Fk . T1 . T2 . T3 . T4 . 10 = 0,327kW. Is,d = 144 W/mCường độ bức xạ mặt trời trên mặt đứng phụ thuộc vào hướng địa lý. Fk = 4 m Diện tích bề mặt nhận bức xạ T1 = 0,9 Hệ số trong suốt của kính ( cửa kính 1 lớp ) T2 = 0,8 Hệ số bám bẩn cửa kính 1 lớp đặt đứng. T3 = 0,79 Hệ số khúc xạ cửa kính 1 lớp khung kim loại T4 = 1 Hệ số tán xạ do che chắn, với các vật che chắn. Qbc : Bức xạ mặt trời qua bao che Qbc = 0,055 . 10 .k . F .Es . Is = 2,94kW Is = 425 W/m( tra bảng 2.2 ) Es = 0,6 Hệ số bức xạ mặt trời của bề mặt bao che F = 63,6 mBề mặt nhận bức xạ K = 3,3 W/m.K Bê tông 150mm, không trát. Kết luận : Qtoả = Q1 + Q2 + Q3 + Q4 = 5,2 kW. e. Xác định nhiệt thẩm thấu qua kết cấu bao che. Qtt = 10. . F. D Trong đó : k= R1 = 0,2 W/mK khi vách tiếp xúc gián tiếp với không khí ngoài R1 = 0,15 W/mK khi vách tiếp xúc trực tiếp với không khí ngoài Ri = ( = 0,2 ( m)nhiệt trở của lớp vật liệu, = 1,48( W/m.K) hệ số dẩn nhiệt.) F: diện tích bề mặt bao che kết cấu ( lấy = 6 m) D: diện tích bức trường tiếp xúc với không khí ( m) Có 4 bức trường bao quanh phòng điều khiển : Trong đó : 1 bức trường có diện tích 16,8 m tiếp xúc trực tiếp với không khí. Qtt1 = 10. . 6 . 16,8 = 0,35kW 1 bức trường có diện tích 28,7 m tiếp xúc trực tiếp với không khí. Qtt1 = 10. . 6 . 28,7 = 0,61kW 1 bức trường có diện tích 37,1 m tiếp xúc gián tiếp với không khí. Qtt1 = 10. . 6 . 37,1 = 0,66kW 1 bức trường có diện tích 21 m tiếp xúc gián tiếp với không khí. Qtt1 = 10. . 6 . 21 = 0,38kW Vậy : Qtt = 10. . F. D = 2kW f. Xác định nhiệt tổn thất theo khối tích không khí trong phòng. Qttkk = V . qv . ( t - t) . Trong đó : Qv = 0,2, tổn thất nhiệt riêng cho mổi mthể tích phòng khi chênh lệch nhiệt độ 1 V = 222,6, thể tích phòng m. t,t, nhiệt độ tính toán trong nhà, ngoài trời Qttkk = V . qv . ( t - t) . = 1,64kW g. Xác định lượng nhiệt thừa theo nhiệt hiện Q = Qtoả + Qtt + Qttkk = 8,84 kW h. Tính năng suất gió cần thiết Lv = Q. 10.1,163 / ( 1,2 . 0,24 . ( t- t)) = 3569,76 ( kcal/m) = 14171,9 ( Btu/h ) ( 1Kcal/h = 3,97Btu/h , 1Btu/h = 0,252kcal/h) t. Năng suất lạnh cần thiết Q= kq . Lv Trong đó : kq : năng suất lạnh của máy/ năng suất gió của máy ( kq = 3 ) kcal/m đối với máy điều hoà cục bộ chọn kq = 3,5 Q= kq . Lv = 12494,16 ( kcal/h) = 49601,81 ( Btu/h). Chọn máy : Loại máy lạnh có công suất lạnh là q= 24000 ( Btu/h ) Số máy lạnh cần thiết là : n = = = 2,05 Vậy ta đặt 2 máy Kiểu UCBJ100N do DAIKIN sản suất : Có các thông số kỹ thuật sau : Btu/h = 24000 Tần số 50/60 Hz Nhiệt đô ước 24 Nhiệt độ không khí 36