Đồ án Thiết Kế Hệ Thống điều Hòa Không Khí VRV (full File Bản Vẽ) Liên ...

MÁY ĐIỀU HÒA CỤC BỘ Hệ thống điều hoà cục bộ gồm máy điều hoà cửa sổ, máy điều hoà táchhai và nhiều cụm loại nhỏ năng suất lạnh nhỏ dưới 7kW 24000BTU/h.Đây là loại máy nhỏ hoạt động tự đ

CHƯƠNG 1:

GIỚI THIỆU CÁC HỆ THỐNG ĐHKK THÔNG DỤNG

1.1 MÁY ĐIỀU HÒA CỤC BỘ

Hệ thống điều hoà cục bộ gồm máy điều hoà cửa sổ, máy điều hoà tách(hai và nhiều cụm loại nhỏ) năng suất lạnh nhỏ dưới 7kW (24000BTU/h).Đây là loại máy nhỏ hoạt động tự động, lắp đặt, vận hành, bảo dưỡng và sửachữa dễ dàng, tuổi thọ trung bình, độ tin cậy cao, giá thành rẻ, rất thích hợpđối với các phòng và các căn hộ nhỏ và tiền điện thanh toán riêng biệt theotừng máy Tuy nhiên hệ thống điều hoà cục bộ có nhược điểm là khó áp dụngcho các phòng lớn như hội trường, phân xưởng, nhà hàng, cửa hàng, các toànhà như khách sạn, văn phòng vì khi bố trí ở đây các cụm dàn nóng bố tríphía ngoài nhà sẽ làm mất mỹ quan và phá vỡ kết cấu xây dựng của toà nhà.Nhưng với kiến trúc xây dựng, phải đảm bảo không làm ảnh hưởng tới mỹquan công trình

1.1.1 Máy điều hòa cửa sổ

Là thiết bị gọn trọn bộ lắp trong một vỏ dùng để điều hòa không khícho một phòng, năng suất lạnh đến 7kW (24.000Btu/h), một chiều hoặc haichiều, thường được bố trí qua của sổ hoặc qua vách

 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

 Nhiệt độ phóng được điều chỉnh nhờ thermostat với độdao động khá lớn, độ ẩm tự biến đổi theo nên không khống chếđược 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 hai cụm;

 Phải đục một khoảng tường rộng bằng máy điều hòa hoặcphải cắt của sổ để bố trí máy Không có khả năng lắp cho tườngtrực tiếp ngoài trời

 Phạm vi ứng dụng

 Thích hợp cho các phòngnhỏ, căn hộ gia đình khó sử dụng

cho các tòa nhà cao tầng vì làm

mất mỹ quan và phá vỡ kiến trúc

1.2.2 Máy điều hoà (tổ hợp) gọn

Là các loại máy hoặc hệ thống điều hòa cỡ trung bình bố trí gọn thànhcác tổ hợp thiết bị có năng suất lạnh từ 3 đến 220 tấn lạnh Mỹ, dàn bay hơilàm lạnh không khí trực tiếp, dàn ngưng giải nhiệt gió hoặc nước, kiểunguyên cụm (máy điều hòa thương nghiệp lắp mái, máy điều hòa nguyên cụmgiải nhiệt nước) hoặc loại tách (2 hoặc nhiều cụm), có hoặc không có ống gió,

1 hoặc 2 chiều, chủ yếu dùng cho điều hòa thương nghiệp và công nghệ

a) Máy điều hòa nguyên cụm

Gồm có hai loại là máy điều hoà lắp mái và máy điều hoà nguyên cụmgiải nhiệt nước, máy điều hoà nguyên cụm là loại máy có năng suất lạnh trungbình và lớn Dàn bay hơi làm lạnh không khí trực tiếp, và quạt dàn bay hơi làquạt ly tâm cột cao áp Máy được bố trí ống phân phối gió và ống gió hồi.Đặc điểm của máy điều hoà lắp mái là máy được đặt trên mái nhà cao, thôngthoáng nên dàn ngưng làm mát bằng gió và cụm dàn lạnh, cụm dàn nóngđược gắn liền với nhau thành một khối duy nhất

Đặc điểm của máy điều hoà nguyên cụm giải nhiệt nước là bình ngưng

Hình 1.1 – Máy điều hòa của sổ

rất gọn nhẹ, không chiếm diện tích và thể tích lắp đặt lớn như dàn ngưng giảinhiệt gió nên bình ngưng, máy nén và dàn bay hơi được bố trí thành một tổhợp hoàn chỉnh Loại máy này có công suất lớn tới 370kW và chủ yếu dùngcho điều hoà công nghiệp và thương nghiệp Máy điều hoà lắp mái và máyđiều hoà nguyên cụm giải nhiệt nước được sản xuất hàng loạt và lắp ráp hoànchỉnh tại nhà máy nên có độ tin cậy, tuổi thọ và mức độ tự động cao, giáthành rẻ, máy gọn nhẹ chỉ cần lắp đặt nối với hệ thống ống gió (nếu cần) và

hệ thống nước làm mát là máy sẵn sàng hoạt động được Qua cách phân tích

hệ thống cấu tạo, cách lắp đăt và vận hành ta thấy máy điều hoà lắp mái vàmáy điều hoà nguyên cụm giả nhiệt nước thích hợp vơi các phân xưởng sảnxuất (sợi dệt…) và các nhà hàng siêu thị hội trường Máy điều hoà lắp mái có

độ ồn thấp nên được sử dụng cho điều hoà tiện nghi, còn máy điều hoànguyên cụm giải nhiệt nước thì có độ ồn cao do vậy chỉ sử dung rộng rãi chođiều hoà công nghệ Nếu sử dụng cho điều hoà tiện nghi thì phải có buồngmáy cách âm và bố trí tiêu âm cho cả ống cấp gió và ống hồi gió Đối với nhàcao tầng máy điều hoà nguyên cụm không thích hợp và rất ít khi được sửdụng là vì đường ống gió kích thước lớn nếu bố trí đường ống gió đi xa thìtổn thất trên đường ống lớn, tốn vật liệu làm đường ống, tốn diện tích bố tríđường ống…

b) Máy điều hòa tách

Máy điều hòa tách của hệ thống điều hòa tổ hợp gọn cũng giống máyđiều hòa cục bộ nhưng vì nó có công suất lớn hơn do vậy kết cấu của cụm dànnóng và cụm dàn lạnh sẽ có những biến đổi phù hợp với những kiến trúc củanhững công trình xây dựng và thoả mãn thị hiếu của khách hàng Máy điều

hòa tách thường có công suất lạnh trung bình (đến 48.000BTU/h) tuỳ thuộcvào nhu cầu sử dụng mà người ta đã chế tạo ra máy điều hòa tách có ống gió

và không có ống gió Nếu muốn phân phối đều gió cho một không gian rộnghoặc cho nhiều phòng thì người ta lắp quạt cao áp và lắp thêm ống gió

Một máy điều hòa tách được phân loại ở Mỹ là một cụm dàn lạnh có ốnggió gắn với một cụm dàn nóng ngoài trời

Vào những năm đều thập kỷ 70, các máy hai cụm không ống gió RAC

và PAC nhỏ, có thể có thêm chức năng bơm nhiệt được bán chủ yếu ở Nhật Vào cuối những năm 1980 các mặt hàng này trở nên phổ biến ở Nhật, Đông Á

và miền Nam Châu Âu

Hiện nay loại không ống gió phát triển tới mức, nó chiếm hơn 50% toàn

bộ số máy điều hòa bán ra trên toàn thế giới Đạt được điều đó là vì nó có các

ưu điểm: lắp đặt tiện lợi, dễ dàng, có nhiều cỡ và chủng loại để lựa chọn, vận hành êm, không ồn

RAC (Room Air Conditioner – Máy điều hòa phòng) được chia làm hai loại: cửa sổ và 2 cụm không ống gió

 Loại cửa sổ: chủ yếu được bán ở Mỹ và các nước tiêu dùng hàng Mỹnhư Brazil, Australia, Philippins, Ấn Độ, Đài Loan và Hồng Kông;

 Loại 2 cụm không ống gió: thường đến 5kW năng suất lạnh, chủ yếubán ở các thị trường Nhật, Trung Quốc, Hàn Quốc, Thái Lan, Malaysia,Tây Ban Nha, Ý và các nước khác

PAC (Packaged Air Conditioner – Máy điều hòa tổ hợp gọn) cũng chia làm 2 dòng:

 Máy điều hòa nguyên cụm (giải nhiệt nước hoặc kiểu lắp mái giải nhiệtgió) có công nghệ theo thị trường của Mỹ, chủ yếu được bán ở Mỹ,Australia, Trung Đông, Canada và Mêxico Ở thị trường này còn tiêuthụ loại 2 cụm, dàn lạnh có ống gió;

 Kiểu 2, nhiều cụm (chủ yếu năng suất lạnh từ 4kW trở lên) Các loại đóđược sử dụng chủ yếu ở Nhật, Hàn Quốc, Trung Quốc, các nướcASEAN và một vài nước Châu Âu Đặc điểm và khác biệt với thị

trường Mỹ là máy loại này không có ống gió.

1.2.3 Hệ thống điều hòa trung tâm nước

Hệ thống điều hoà trung tâm nước là hệ thống sử dụng nước lạnh 7oC

để làm lạnh không khí gián tiếp 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 nướclạnh thường từ 12oC xuống 7oC;

 Hệ thống ống dẫn nước lạnh;

 Hệ thống nước giải nhiệt;

 Nguồn nhiệt để sưởi ấm dùng để điều chỉnh độ ẩm và sưởi

ấm mùa đông thường do nồi hơi nước nóng hoặc thanh điện trở ởcác FCU 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 HandlingUnit);

 Hệ thống gió tươi, gió hồi, vận chuyển và phân phối khôngkhí;

 Hệ thống tiêu âm và giảm âm;

 Hệ thống lọc bụi, thanh trùng và diệt khuẩn cho không khí;

 Bộ xử lý không khí;

 Hệ thống tự điều chỉnh nhiệt độ, độ ẩm phòng, điều chỉnhgió tươi, gió hồi và phân phối không khí, điều chỉnh năng suất lạnh,

và điều khiển cũng như báo hiệu và bảo vệ toàn bộ hệ thống

 Hệ thống trung tâm nước có các ưu điểm sau:

 Có vòng tuần hoàn an toàn là nước nên không sợ ngộ độchoặc tai nạn do rò rỉ môi chất lạnh ra ngoài, vì nước hoàn toàn khôngđộc hại;

 Có thể khống chế nhiệt độ và độ ẩm trong không gianđiều hoà theo từng phòng riêng rẽ, ổn định và duy trì điều kiện vi khíhậu tốt nhất;

 Thích hợp cho các toà nhà như khách sạn, văn phòng vớimọi chiều cao và mọi kiến trúc không phá vỡ cảnh quan;

 Ống nước so với ống gió nhỏ hơn nhiều do đó tiết kiệmđược nguyên vật liệu làm ống;

 Có khả năng xử lý không khí với độ sạch cao, đáp ứng mọiyêu cầu đề ra cả về độ sạch bụi bẩn, tạp chất, hoá chất và mùi

 Ít phải bảo dưỡng và sửa chữa;

 So với hệ thống VRF, vòng tuần hoàn môi chất lạnh đơngiản hơn nhiều nên rất dễ kiểm soát;

 Tuổi thọ và độ tin cậy của máy nén cao do tốc độ thấp

 Hệ thống trung tâm nước có các nhược điểm sau:

 Tốn diện tích lắp đặt, do đường ống gió cồng kềnh;

 Tốn nhân lực để thi công lắp đặt hệ thống;

 Tiêu thụ điện năng nhiều hơn so với máy VRV;

 Cần công nhân vận hành lành nghề;

 Cần bố trí hệ thống lấy gió tươi cho các FCU;

 Vấn đề cách nhiệt đường ống nước lạnh và cả khay nướcngưng khá phức tạo đặc biệt do đọng sương ví độ ẩm ở ViệtNam quá cao;

 Cần định kỳ sửa chữa máy lạnh và các FCU

 Không thể tính tiền điện riêng biệt cho các hộ tiêu thụ riêng

lẻ mà chỉ có thể tính toán theo mét vuông sử dụng

 Không có khả năng mở rộng do hệ thống đường ống nước,bơm nước đã cố định

1.2.4 Máy điều hoà VRF

Do hệ CAV (Constant Air Volume) và VAV (Variable Air Volume) sửdụng ống gió điều chỉnh nhiệt độ phòng quá cồng kềnh, tốn nhiều thời gian vàdiện tích lắp đặt, tốn vật liệu làm đường ống, nên năm 1982, Daikin đã pháttriển loại máy VRV (Variable Refrigerant Volume), điều chỉnh năng suất lạnhqua việc điều chỉnh lưu lượng môi chất Ngày này các hãng chế tạo khác đềusản xuất dạng máy VRV với tên thương mại khác và được ký hiệu chung làVRF (Variable Refrigerant Flow), được xếp vào dạng điều hòa tổ hợp gọnPAC

Các đặc điểm của hệ VRF:

- Chỉ sử dụng cho điều hòa tiện nghi ở các công trình cỡ nhỏ, tung bình

và lớn như các tòa nhà văn phòng khách sạn, trường học, bệnh viện,… VRFđặc biệt thích hợp và tiết kiệm năng lượng cho các ứng dụng lạnh cục bộ,phân tán, không ổn định như các tòa nàh văn phòng cho thuê và cần tính tiềnđiện riêng biệt [2]

- Tổ ngưng tụ có hai máy nén điều chỉnh năng suất lạnh theo kiểu on-offcòn một máy điều chỉnh bậc theo máy biến tần nên số bậc điều chỉnh từ 0 đến100% gồm 21 bậc, đảm bảo tiết kiệm năng lượng hiệu quả kinh tế cao

- Các thông số vi khí hậu được khống chế phù hợp với từng nhu cầu từngvùng, kết nối trong mạng điều khiển trung tâm

- Các máy VRF có các dãy công suất hợp lý lắp ghép với nhau thành cácmạng đáp ứng nhu cầu năng suất lạnh khác nhau nhỏ từ 7kW đến hàng ngàn

kW, thích hợp cho các toà nhà cao tầng hàng trăm mét với hàng ngàn phòng

đa chức năng

- Thế hệ VRV III đã giải quyết tốt vấn đề hồi dầu về máy nén do đó cụmdàn nóng có thể đặt cao hơn dàn lạnh đến 90m và các dàn lạnh có thể đặt cáchnhau cao tới 15m, đường ống dẫn môi chất lạnh từ cụm dàn nóng đến cụmdàn lạnh xa nhất tới 165m tạo điều kiện, bố trí máy dễ dàng trong các toà nhàcao tầng, văn phòng, khách sạn mà trước đây chỉ có hệ thống trung tâm nướcđảm nhiệm

- Do đường ống dẫn gas dài, năng suất lạnh giảm nên người ta đã dùngmáy biến tần để điều chỉnh năng suất lạnh, làm cho hệ số lạnh không nhữngđược cải thiện mà còn vượt rất nhiều máy thông dụng

- Độ tin cậy do các chi tiết lắp ráp được chế tạo toàn bộ tại nhà máy vớichất lượng cao

- Khả năng sửa chữa và bảo dưỡng rất năng động và nhanh chóng nhờcác thiết bị tự phát hiện hư hỏng chuyên dùng Cũng như sự kết nối để pháthiện hư hỏng tại trung tâm qua internet

- So với hệ thống trung tâm nước, hệ VRF 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 ốnggió.

- Linh hoạt trong việc lắp đặt do đường ống gas nhỏ, dàn nóng nhỏ theotừng modul, có thể đưa theo thang máy Có khả năng mở rộng hệ thống điềuhòa dễ dàng bằng cách lắp đặt thêm các tổ máy mới

- Không có tổn thất quán tính nhiệt như hệ trung tâm giải nhiệt nước vìkhông có chất tải lạnh trung gian

- Hệ VRF có nhiều kiểu dàn lạnh khác nhau đối với tối đa 6 cấp năngsuất lạnh (loại đặt sàn, tử tường, treo tường, giấu tường, giấu trần cassette,giấu trần casette 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, đápứng thẩm mỹ đa dạng của khách hàng

- Có thể kết hợp làm lạnh và sưởi ấm trong phòng cùng một hệ thốngkiểu bơm nhiệt hoặc thu hồi nhiệt hiệu suất cao

Các loại dàn nóng thông dụng của VRF: một chiều, hai chiều (bơmnhiệt) và thu hồi nhiệt

Riêng hệ thu hồi nhiệt có khả năng điều chỉnh ở các chế độ khác nhau:chế độ mùa hè làm lạnh 100% (thải nhiệt 100%) mùa đông sưởi 100% (thunhiệt 100%), nhưng ở các mùa chuyển tiếp có thể là 75% lạnh +25% sưởi(thải nhiệt 50%), 25% lạnh +75% sưởi (thu nhiệt 50%), 50% lạnh +50% sưởi(cụm ngoài không thu và không thải nhiệt)

Sơ đồ dưới đây sẽ tổng kết các loại ĐHKK

Hệ thống điều hòa không khí có máy

nén cơ

Kiểu trung tâm nước (Hydrolic Air Con System)

Qo thường lớn hơn 100 tấn lạnh Mỹ (350kW)

Dàn FCU và AHU làm lạnh không khí gián tiếp qua nước lạnh

Điều hòa tiện nghi và công

nghệ

Giải nhiệt gió

Giải nhiệt nước

Qo đến 2 tấn lạnh Mỹ

(7kW)

Qo từ 3 đến 100 tấn lạnh Mỹ

(7 – 350kW) Dàn bay hơi làm lạnh không khí trực tiếp

Điều hòa tiện nghi Điều hòa tiện nghi thương

nghiệp và công nghiệp

nước

Giải nhiệt gió

HT lưu lượng không

đổi CAV

HT lưu lượng thay đổi

VAV

CHƯƠNG 2:

GIỚI THIỆU CÔNG TRÌNH VÀ PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ

2.1 GIỚI THIỆU CÔNG TRÌNH

Công trình cần thiết kế ở đây là Tòa nhà MD Complex Tower, với chủ đầu tư là Công ty trách nhiệm hữu hạn một thành viên đầu tư và phát triển nhà

đô thị Bộ Quốc Phòng

MD Complex Tower là dự án tổ hợp căn hộ cao cấp, văn phòng và trung tâm thương mại với quy mô lớn, sang trọng và hiện đại tọa lạc trên khu đất 2.B.V, khu đô thị mới Mỹ Đình 1, Từ Niêm, Hà Nội

Dự án được thực hiện trên khu đất 6021m2 với phần đất xây dựng

khoảng 3686m2 còn lại là khu cây xanh, trung tâm thể dục thể thao, đường giao thông và bãi đỗ xe, bao gồm hai tòa tháp, trong đó tòa chung cư cao cấp

24 tầng và tòa tháp văn phòng hiện đại 24 tầng được kết nối với khối đế 4 tầng, với tầng 1 và tầng lửng là khu mua sắm thương mại sang trọng, tầng 2

và 3 gồm khu văn phòng cho thuê và căn hộ cao cấp Hai tầng hầm trên với diện tích 4448m2/tầng có thể chứa được khoảng 145 ôtô và khoảng 340 xe máy, tầng hầm dưới cùng có thể chứa được khoảng 700 xe máy

2.1.1 Khối tháp căn hộ

Thiết kế hiện đại và tinh tế và được hoàn thiện với chất lượng cao nhằm thỏa mãn những yêu cầu khắt khe nhất, các căn hộ cao cấp tại MD Complex Tower đem lại không gian sống thoải mái và tiện nghi

Khu căn hộ cao cấp tại MD Complex Tower được bố trí linh hoạt từ tầng2-3, 4-18, 19-25 với diện tích đa dạng từ 94m2 đến 118.5m2, có 190 căn hộ với tổng diện tích 24570.4m2

2.1.2 Khối tháp văn phòng (VP)

Tháp cao 24 tầng trong có 1 tầng kỹ thuật và 1 tầng mái, 22 tầng còn lại

được sử dụng làm văn phòng.

Khu văn phòng có lối ra vào riêng biệt, đảm bảo an ninh và độc lập với các phần khác của toà nhà, được thiết kế và trang bị đạt tiêu chuẩn cao cấp.Toàn bộ bề mặt xung quanh của tháp văn phòng đều được lắp kính bao quanh, làm tăng vẻ sang trọng và hiện đại của công trình, nhưng cũng làm tăng tác động của bức xạ mặt trời qua kính Để hạn chế điều này, bên trong mỗi tầng đều được lắp rèm che và lắp kính 2 lớp

Trần của mỗi tầng đều được lắp trần giả bằng thạch cao, vừa đáp ứng được tính thẩm mĩ của công trình, vừa tạo điều kiện thuận lợi cho việc thi công lắp đặt các thiết bị thông gió và điều hòa không khí

Bên cạnh hệ thống thang máy và cầu thang bộ, tháp văn phòng còn được lắp đặt hệ thống thang thoát hiểm nhằm tăng tính an toàn cho công trình khi

có sự cố

2.1.3 Khối trung tâm thương mại (TTTM)

Diện tích sàn tầng 1 khoảng 2350m2, tầng lửng khoảng 1300m2 dành cho siêu thị và các gian hàng thương mại Việc đi lại giữa các tầng của trung tâm thương mại nhờ vào 2 thang truyền lên xuống, hoặc cầu thang máy, ngoài

ra mỗi tầng đều có 1 khu vệ sinh riêng, cầu thang bộ và cầu thang thoát hiểm

để đề phòng có trường hợp khẩn cấp

Khu TTTM tại tầng 1 và tầng lửng, không gian ở 2 tầng này được thôngvới nhau Do vậy trong suốt quá trinh tính toán, ta sẽ coi cả hai khu này là một

Đây là trung tâm thương mại tương đối lớn với nhiều loại dịch vụ khác nhau như cửa hàng, siêu thị, nhà trẻ và mỗ giáo (NT&MG), với kiến trúc và các trang thiết bị hiện đại

Trong bản đồ án này, em chỉ tính toán thiết kế hệ thống ĐHKK cho khu văn phòng và TTTM

Bảng thống kê diện tích sử dụng điều hòa của các tầng :

Bảng 2.1 Không gian sử dụng điều hòa

2.2.1 Chọn các thông số thiết kế trong nhà

a) Nhiệt độ và độ ẩm tiện nghi

Đối với văn phòng làm việc thì các thông số được chọn theo yêu cầu tiệnnghi của con người Yêu cầu tiện nghi được chọn theo tiêu chuẩn Việt NamTCVN 5687 – 1992 [1]

Mùa hè:

- Nhiệt độ không khí trong nhà: tT = 25 C ± 2 C;

- Độ ẩm tương đối trong nhà: T = 65% ± 5%

Từ các thông số trên, dựa trên đồ thị I-d của không khí ẩm, ta tìm đượccác thông số còn lại:

- Entanpi: IT = 58kJ/kg;

- Độ chứa hơi: dT = 13g/kg không khí ẩm

Đối với các hành lang, sảnh, để tránh sự chênh lệch nhiệt độ quá lớngiữa các vùng gây ra sốc nhiệt đối với con người, vì vậy tại các vùng này tachọn các thông số nhiệt độ và độ ẩm như sau:

- Nhiệt độ: tHL = 270C;

- Độ ẩm: HL = 65%

Dựa trên đồ thị I-d của không khí ẩm ta tìm được các thông số còn lại:

- Entanpi: IHL = 65kJ/kg;

- Độ chứa hơi: dHL = 15g/kg không khí ẩm

Kết quả xác định các thông số thiết kế trong nhà tại bảng 2.2

Bảng 2.2 Các thông số thiết kế trong nhà

b) Gió tươi và hệ số thay đổi không khí

Theo [3], lưu lượng gió tươi cần cấp cho mỗi m2 sàn của các công trình:

Bảng 2.3 Lượng gió tươi cần cấp

c) Độ ồn cho phép

Độ ồn được coi là một yếu tố quan trọng gây ô nhiễm môi trường nên nócần được khống chế, đặc biệt đối với một số công trình đặc biệt như phòngstudio, phòng ghi âm Độ ồn cho phép của bộ xây dựng đã ban bố tiêu chuẩn

về tiếng ồn TCVN 175 – 90 quy định về mức ồn cho phép, theo bảng 1.5 [1]đối với phòng làm việc là 45dB ÷ 50dB

d) Tốc độ không khí

Tốc độ không khí xung quanh có ảnh hưởng đến cường độ trao đổi nhiệt

và thoát mồ hôi giữa cơ thể với môi trường xung quanh Khi tốc độ lớn,cường độ trao đổi nhiệt, ẩm tăng lên Vì vậy đứng trước gió cảm thấy mát vàthường da khô hơn nơi yên tĩnh trong cùng điều kiện về độ ẩm và nhiệt độ.Khi nhiệt độ không khí thấp, tốc độ quá lớn thì cơ thể mất nhiệt gây cảmgiác lạnh Tốc độ gió thích hợp tuỳ thuộc vào yếu tố: nhiệt độ gió, cường độlao động, độ ẩm, trạng thái sức khoẻ

2.2.2 Chọn các thông số tính toán ngoài nhà

Theo mức độ quan trọng của công trình, điều hoà không khí được chialàm 3 cấp như sau:

Điều hoà không khí cấp 1: Là điều hoà tiện nghi có độ tin cậy cao nhất,duy trì các thông số vi khí hậu trong nhà trong giới hạn cho phép không phụthuộc vào biến động khí hậu cực đại ngoài trời của cả mùa hè và mùa đông đãghi nhận được trong nhiều năm

Điều hoà không khí cấp 2: Là điều hoà không khí có độ tin cậy trung

bình, duy trì được các thông số vi khí hậu trong nhà 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 với phạm vi sai lệch không quá

400h trong 1 năm khi có biến động khí hậu cực đại ngoài trời của mùa hè và

mùa đông

Điều hoà không khí cấp 1 tuy có mức độ tin cậy cao nhất nhưng chi phíđầu tư, lắp đặt, vận hành rất lớn nên chỉ sử dụng cho những công trình điềuhoà tiện nghi đặc biệt quan trọng trong các công trình điều hoà công nghệ

Các công trình ít quan trọng hơn như khách sạn 4 – 5 sao, bệnh việnquốc tế thì nên chọn điều hoà không khí cấp 2

Trên thực tế, đối với hầu hết các công trình như điều hoà không khíkhách sạn, văn phòng, nhà ở, siêu thị, hội trường, thư viện, chỉ cần điều hoàcấp 3 Điều hoà cấp 3 tuy độ tin cậy không cao nhưng đầu tư không cao nênthường được sử dụng cho các công trình trên

Với các phân tích trên, dựa trên yêu cầu của chủ đầu tư và đặc điểm củacông trình, phương án cuối cùng được lựa chọn là điều hoà không khí cấp 3.Thông số ngoài nhà chọn cho điều hoà cấp 3 theo tiêu chuẩn Việt NamTCVN 5687 – 1992 biểu diễn trên đồ thị I - d của không khí ẩm Điều kiệnkhí hậu lấy theo tiêu chuẩn Việt Nam TCVN 4088 – 85, bảng 1.6 [1]

Kết quả xác định các thông số thiết kế ngoài nhà tại bảng 2.4

Bảng 2.4 Các thông số thiết kế ngoài nhà

 ttbmin - nhiệt độ trung bình của tháng lạnh nhất;

 13-15 - độ ẩm từ 13h ÷ 15h của tháng nóng nhất và tháng lạnh nhấtghi nhận theo TCVN 4088 – 1985

Theo [2], khi thiết kế đủ lạnh cho mùa hè ở miền Bắc, năng suất sưởi củamáy luôn dư thừa cho sưởi mùa đông lên ta không phải tính cho mùa đông.Theo bảng 1.7 [1] xác định được thông số tính toán ngoài trời cho khuvực Hà Nội như sau:

CHƯƠNG 3:

TÍNH TOÁN CÂN BẰNG NHIỆT

3.1 PHƯƠNG PHÁP TÍNH TOÁN

Có hai phương pháp phổ biến được áp dụng tính toán là phương pháp

hệ số nhiệt ẩm thừa (phương pháp truyền thống) và phương pháp hệ số nhiệthiện (phương pháp Carrier) Ở đây phương pháp Carrier được lựa chọn đểtính cân bằng nhiệt ẩm Lượng nhiệt tổn thất được tính theo:

Qt = ∑Qht + ∑Qat

Giới thiệu sơ đồ đơn giản tính các nguồn nhiệt hiện thừa và nhiệt ẩn thừatheo Carrier được minh họa trên hình 3.1:

Hình 3.1 Sơ đồ tính toán nhiệt theo phương pháp Carrier

3.2 TÍNH NHIỆT HIỆN THỪA VÀ NHIỆT ẨN THỪA

3.2.1 Nhiệt xâm nhập qua cửa kính do bức xạ mặt trời Q 11

Do các phòng đều được lắp kính bao quanh, nên chịu bức xạ của mặt trờikhá lớn Đa số các cửa kính đều thẳng đứng theo kiến trúc của toà nhà Bức

xạ mặt trời tác động vào một mặt tường thẳng đứng, nghiêng hoặc ngang làliên tục thay đổi Mặt kính quay hướng Đông là nhận nhiệt bức xạ là lớn nhất

từ 8h  9h và kết thúc vào 12h Mặt kính quay hướng Tây nhận bức xạ cựcđại từ 16h  17h Vì vậy mức độ bức xạ phụ thuộc rất lớn vào thời gian,cường độ và hướng bức xạ Lượng nhiệt bức xạ này xác định gần đúng theokinh nghiệm:

Q11 = nt ×Q11’, [W] (3.1)Trong đó:

Q11’ = F×RT ×k, [W] (3.2) Với :

 nt - Hệ số tác dụng tức thời;

 Q11’ - Lượng nhiệt bức xạ tức thời qua kính vào phòng, [W];

 F - Diện tích bề mặt cửa sổ có khung kim loại, [m2] ;

 RT - Bức xạ mặt trời qua mặt kính vào trong phòng, [W/m2] Giátrị của RT phụ thuộc vào vĩ độ, tháng, hướng của kính, cửa sổ, giờtrong ngày

sẽ tính trung bình các tầng với tầng 1 cao hơn mực nước biển là 13m.

H = 13 + 40 = 53 mNhư vậy tính toán chung cho các cửa sổ ở các tầng với hệ số c là:

 kh - Hệ số ảnh hưởng của khung kim loại kh = 1.1;

 m - Hệ số kính phụ thuộc vào màu sắc, kiểu loại kính khác kính cơbản Kính được sử dụng là kính màu xám, dày 6mm nên m = 0.73;

 r - Hệ số mặt trời kể đến ảnh hưởng của kính cơ bản khi có màn chebên trong Do tất cả các phòng đều được trang bị rèm che (màn cheloại Metalon 310/2) có r = 0.58 Đối với kính khác kính cơ bản và córèm (màn) bên trong r=1.0, RT trong công thức (3.2) được thay bằngnhiệt bức xạ vào phòng khác kính cơ bản RK được công thức:

Q11’ = F×RK ×k, [W] (3.3)

Trong đó :

 RK = {0.4×k + k ×(m + m + k ×m + 0.4×k ×m)}×RN, [W/m2] Với:

* RN - Bức xạ mặt trời đến bên ngoài mặt kính, [W/m2]

T N

R

R = 0.88

* RT - Bức xạ mặt trời qua kính vào trong không gian điều hoà, [W/m ].

Hà Nội nằm ở bán cầu Bắc, vĩ độ 20 tra bảng 4.2 [1] ta được:

RK = 0.4 0.51 0.44 (0.29 0.23 0.05 0.48 0.4 0.51 0.29)           591

RK = 273W/m2

 k - Hệ số hiệu chỉnh đối với phòng có rèm che:

k = c đs mm kh m r = 1.00120.9311.10.730.58= 0.43Tra bảng 4.6 [1]: Với hệ thống điều hoà hoạt động 24h/24h, gs = 600kg/

m2, ta tìm được hệ số tác động tức thời nt lớn nhất khi có màn che bên trong,vào lúc 8h sáng là: nt = 0.65

Kết quả tính toán cho các phòng được tổng kết ở bảng 3.1 (quy ra đơn vị [kW])

Bảng 3.1 Nhiệt hiện bức xạ qua kính Q 11 tại từng tầng

Một phần mái của tầng 3 tại khu TTTM tiếp xúc trực tiếp với không khíngoài trời, với diện tích 406m2.

Lượng nhiệt này được xác định theo công thức:

Q21 = k×F×ttđ, [W ] (3.4)Trong đó:

 k - Hệ số truyền nhiệt qua mái

Tra bảng 4.9 [1] được k = 1.67W/m2K;

 F - Diện tích trần nhà chịu bức xạ mặt trời, [m2];

 ttđ - Hiệu nhiệt độ tương đương, [K];

N

ε ×RΔt=t– t+t = t – t +

α

 tN - Nhiệt độ không khí ngoài trời, tN = 32.80C;

 tT - Nhiệt độ trong không gian điều hoà tại khu TTTM, tT = 250C;

 S - Hệ số hấp thụ bức xạ mặt trời;

Tra bảng 4.10 [1] bề mặt kết cấu bao che có S = 0.61;

 N - Hệ số toả nhiệt phía ngoài không khí, N = 20W/m2K;

 RN – Bức xạ mặt trời đến bên ngoài mặt kính, W/m2 ;

Hà Nội nằm ở bán cầu Bắc, vĩ độ 20 tra bảng 4.2 [1] ta được:

RT = RTmax = 792W/m2 vào tháng 8 và tháng 4, mặt nằm ngang

Từ đó:

T N

Q21 = k×F×t, [W] (3.5)

Trong đó:

 K - Hệ số truyền nhiệt qua mái;

Tra bảng 4.9 [1] được k = 1.67 W/m2K;

 F - Diện tích trần nhà chịu bức xạ mặt trời, m2;

 t - Hiệu nhiệt độ giữa trần và không khí tầng trên, [K];

 Với không gian trong nhà:

Bảng 3.2 Nhiệt hiện truyền qua mái bằng bức xạ và do ∆t: Q21

3.2.3 Nhiệt hiện truyền qua vách Q 22

Nhiệt truyền qua vách Q22 cũng gồm 2 thành phần:

- Do chênh lệch nhiệt độ giữa ngoài trời và trong nhà t = tN – tT

- Do bức xạ mặt trời vào tường Tuy nhiên, ta coi lượng nhiệt nàybằng không, do bề mặt xung quanh của công trình được lắp kính toàn bộ

Nhiệt truyền qua vách được tính theo biểu thức sau:

Q22 = Q2i = ki ×Fi ×t = Q22t + Q22c + Q22k, [W] (3.6) Trong đó:

 Q2i - Nhiệt truyền qua tường, cửa ra vào và kính, [W];

 ki - Hệ số truyền nhiệt tương ứng của tường, cửa ra vào và kính,[W/m2K];

 Fi - Diện tích tường, cửa ra vào, kính tương ứng, [m2]

a) Nhiệt truyền qua tường Q22t

 T = 10W/m2K - Hệ số toả nhiệt phía trong nhà;

 i - Độ dày lớp vật liệu thứ i của cấu trúc tường, [m];

 i - Hệ số dẫn nhiệt lớp vật liệu thứ i của cấu trúc tường, [W/mK];

- Khối lượng riêng của xi măng: 1 = 1800kg/m

Lớp gạch là gạch rỗng xây với vữa nhẹ:

Đối với tường tiếp xúc với không khí ngoài trời (tường bao):

Ta có thể bỏ lượng nhiệt này qua do hầu hết diện tích xung quanh củakhu trung tâm thương mại và văn phòng đều được lắp kính

b) Nhiệt truyền qua kính Q22k

Nhiệt truyền qua kính Q22k được xác định như sau:

Q22k = kk ×Fk ×ti, [W] (3.7)Trong đó:

 kk - Hệ số truyền nhiệt qua cửa kính, [W/m2K]

Tra bảng 4.13 [1] với kính 2 lớp cho mùa hè ta được: kk = 3.35 W/m2K

c) Nhiệt truyền qua cửa ra vào Q22c

Nhiệt truyền qua cửa ra vào Q22c được xác định như sau :

Q22c = kc ×Fc ×ti, [W] (3.8)Trong đó:

 kc - Hệ số truyền nhiệt qua cửa, [W/m2K]

Ta có các cửa ra vào các không gian điều hoà là cửa kính khung kim loại

có chiều dày 10mm

Tra bảng 4.12 [1] ta được: kc= 5.89 W/m2K

Kết quả tính toán nhiệt hiện truyền qua vách Q22 được tổng kết ở bảng 3.3 (quy ra đơn vị [kW])

Bảng 3.3 Nhiệt hiện truyền qua vách Q22

Tầng Phòng Q22t Q22c Q22k Q 22

1 & Lửng

Sảnhtầng

3.2.4 Nhiệt hiện truyền qua nền Q 23

Nhiệt truyền qua nền được xác định theo công thức sau:

Q23 = kN ×FN ×t, [W] (3.9)Trong đó:

 FN - Diện tích nền của phòng, [m2];

 t - Độ chênh nhiệt độ giữa nền và trong phòng:

t = 0.5×(tN – tT), [K]

 kN - Hệ số truyền nhiệt qua nền Nền bê tông dầy 150mm có lớpvữa ở trên dày 20mm, có lát gạch Ta chọn được hệ số truyềnnhiệt k theo bảng 4.15 [1], ta được: k =2.78 W/m2K

Tầng 1 tiếp giáp trực tiếp với tầng hầm, tầng 19 và tầng 2 tiếp giáp với tầng kỹ thuật, ta tính đó là không gian đệm nên:

Với không gian trong nhà:

Bảng 3.4 Nhiệt hiện truyền qua nền Q 23

Diệntích k ∆t Q 11h

1 & Lửng

Sảnhtầng

3.2.5 Nhiệt hiện toả ra do đèn chiếu sáng Q 31

Nhiệt hiện toả ra do đèn chiếu sáng cũng gồm hai thành phần bức xạ vàđối lưu Phần bức xạ cũng bị kết cấu bao che hấp thụ nên nhiệt tác động lênphụ tải lạnh cũng nhỏ hơn trị số tính toán được

Q31 = nt ×nđ ×Q, [W] (3.10)Trong đó:

 Q - Tổng nhiệt toả ra do chiếu sáng, [W];

Q = 1.25×qđ ×F

 qđ - Công suất đèn trên 1m2 sàn là 10 ÷ 12W/m2sàn;

 F - Diện tích mặt sàn của phòng, [m2];

 nt - Hệ số tác dụng đồng thời của đèn chiếu sáng;

Với số giờ hoạt động của đèn là 8h/ngày và gs = 500kg/m2, tra bảng 4.8[1] ta được: nt = 0.87

Bảng 3.5 Nhiệt toả do đèn chiếu sáng Q 31

3.2.6 Nhiệt hiện toả ra do máy móc Q 32

Nhiệt toả ra do máy móc thiết bị Q32 được xác định theo công thức nhưsau:

Q32 =N i , [W] (3.12)

Ni - Công suất điện ghi trên dụng cụ, [W];

Hầu hết tất cả các phòng đều sử dụng máy tính, một số phòng khác có thêm máy photocopy và máy in Tuy nhiên, máy in và máy photocopy có thờigian sử dụng rất ít nên ta có thể bỏ qua Kết quả tính toán được tổng kết ở bảng 3.6 (quy ra đơn vị [kW]).

Bảng 3.6 Nhiệt hiện toả do máy móc Q32

3.2.7 Nhiệt hiện và ẩn do người toả Q 4

a) Nhiệt hiện do người toả Q4h

Nhiệt hiện do người toả vào phòng chủ yếu bằng đối lưu và bức xạ, đượcxác định theo biểu thức:

Q4h = nđ ×n×qh, [W] (3.13)

b) Nhiệt ẩn do người toả ra Q4â

Nhiệt ẩn do người toả ra được xác định theo biểu thức:

Q4â = n×qâ, [W] (3.14)

Trong đó:

 nđ – Hệ số tác dụng không đồng thời;

Đối với nhà cao tầng công sở nđ = 0.75  0.9, chọn nđ = 0.9

 n – Số người ở trong phòng điều hoà;

 qh – Nhiệt hiện toả ra từ 1 người, [W/người]

Theo bảng 4.18 [1] nhiệt toả từ cơ thể con người lấy trung bình cho hoạtđộng văn phòng, với nhiệt độ điều hoà 250C là qh = 65W/người; qâ =72W/người

Ghi chú:

Số nhiệt thải trên tính cho nam giới trưởng thành, phụ nữ tính bằng 85%nam giới, trẻ em tính bằng 75% nam giới

Do đặc thù của khu TTTM là lượng người ra vào lớn nên ta chọn mật độ

là 2.5m2/người, còn tại khu văn phòng có tính ổn định, làm việc lâu dài, ta chọn mật độ người là 8m2/người; khu sảnh, hành lang mật độ này là

15m2/người và khu nhà trẻ có mật độ 5m2/người

Kết quả tính toán cho các phòng được tổng kết ở bảng 3.7 (quy ra đơn vị [kW])

Bảng 3.7 Nhiệt hiện và nhiệt ẩn do người toả ra Q4h và Q4â

Diệntích Mật độ

Sốngười qh qâ Q4h Q4â

m 2 m 2 /người Người W/người W/người kW kW

3.2.8 Nhiệt hiện và ẩn do gió tươi mang vào Q hN và Q âN

Không gian điều hoà cần thiết phải đưa gió tươi để đảm bảo O2 cần thiết

và nồng độ CO2 không vượt quá mức cho phép cho người ở trong phòng Dogió tươi có trạng thái ngoài có entanpy IN, nhiệt độ tN và ẩm dung dN lớn hơn

không khí trong nhà Do vậy khi đưa gió tươi vào phòng, theo [1], gió tươi sẽtoả ra một lượng nhiệt nhiệt hiện QhN và nhiệt ẩn QâN được tính theo biểu thứctổng quát:

QhN = 1.2×F×l×∆t, [W] (3.15)

QâN = 3.0×F×l×∆d, [W] (3.16)Với:

 F – Diện tích sàn, [m2];

 l – Lượng không khí tươi cần cần cấp cho 1m2 sàn, [l/s/m2 sàn];

 ∆t = tN - tT, [K] Với tN; tT - Nhiệt độ ngoài và trong phòng điều hoà,

Bảng 3.8 Lưu lượng gió tươi tối thiểu cần cấp

Khu NT&MG, ta lấy giá trị l = 0.65 l/s/m2 sàn

Kết quả tính toán cho các phòng được tổng kết ở bảng 3.9 (quy ra đơn vị [kW])

Bảng 3.9 Nhiệt hiện và ẩn do gió tươi mang vào QhN và QâN

3.2.9 Nhiệt hiện và ẩn do gió lọt Q 5h và Q 5â

Không gian điều hoà được làm kín để chủ động kiểm soát lượng gió tươicấp cho phòng nhằm tiết kiệm năng lượng nhưng vẫn có hiện tượng rò lọtkhông khí qua khe cửa sổ, cửa ra vào và khi mở cửa do người ra vào Hiệntượng này càng xảy ra mạnh khi chênh lệch nhiệt độ trong nhà và ngoài trờicàng lớn Khí lạnh có xu hướng thoát ra ở phía dưới cửa và khí nóng ngoàitrời lọt vào phía trên cửa Nhiệt hiện và ẩn do gió lọt được xác định như sau:

Q5h = 0.39××V×∆t, [W] (3.17)

Q5â = 0.84× ×V×∆d, [W] (3.18)Trong đó:

 V - Thể tích phòng [m3];

 ∆t = tN - tT, [K];

Với tN; tT - Nhiệt độ ngoài và trong phòng điều hoà, [0C]

 ∆d = dN - dT, [g/kg];

Với dN; dT -Dung ẩm của không khí ngoài và trong nhà, [g/kg]

  - Hệ số kinh nghiệm, tra theo bảng 4.20 [1]

Bảng 3.10 Nhiệt hiện và ẩn do gió lọt mang vào Q 5h và Q 5â