Tải bản đầy đủ

Thiết kế hệ thống điều hòa không khí cho khu văn phòng dùng máy điều hòa dạng tủ

Chương 1: Giới thiệu công trình , chọn thông số
tính toán
1.1/ Giới thiệu công trình:
Công trình mà em cần thiết kế hệ thống điều hòa không khí là 1 tòa nhà 2
tầng đặt tại Tam Đảo được sử dụng làm văn phòng. Tòa nhà 1 tầng cao 12m
với diện tích mặt bằng xây dựng là 40mx28m có mặt chính diện tòa nhà
hướng đông. Trong tòa nhà chia thành 1 tiền sảnh, 1 hội trường và nhiều
phòng nhỏ.

1.2/ Phân tích và lựa chọn phương án:
Sau khi nghiên cứu về các loại máy điều hòa em lựa chọn máy điều hòa
dạng tủ cho tòa nhà văn phòng này vì những ưu điểm sau:
- lắp đặt và vận hành tương đối dễ dàng
- khử âm và khử bụi tốt nên đối với văn phòng cần cần độ ồn thấp nên
rất tốt.
- có lưu lượng gió lớn nên rất phù hợp với khu vực tập trung đông
người như hội trường, phòng họp…
- giá thành nói chung không cao

1.3/ Chọn thông số tính toán:
1. Nhiệt độ và độ ẩm của không khí trong nhà:

Nhiệt độ và độ ẩm trong nhà được chọn tùy thuộc vào chức năng của
phòng. Theo bảng 2.3 Trang 27 tài liệu 1 ta chọn:
Mùa hè:
Độ ẩm tương đối: ϕT = 50%.
Nhiệt độ: tT =24°C
Mùa đông:
ở Tam Đảo nhiệt độ trung bình mùa lạnh là tT =0.7°C nên ta không sử
dụng tới máy điều hòa.
2. Nhiệt độ và độ ẩm của không khí ngoài trời:

1


Chọn thông số tính toán ngoài trời phụ thuộc vào mùa hè, mùa đông và
vào tầm quan trọng của công trình, tức là tùy thuộc vào cấp của hệ thống
điều hòa không khí .
- Hệ thống điều hòa không khí cấp 1: hệ thống điều hòa có khả năng
duy trì các thông số tính toán trong nhà với mọi phạm vi thông số
ngoài trời.
- Hệ thống điều hòa không khí cấp 2: hệ thống điều hòa có khả năng
duy trì các thông số tính toán trong nhà với sai số không quá 200 giờ
trong 1 năm
- Hệ thống điều hòa không khí cấp 3: hệ thống điều hòa có khả năng
duy trì các thông số tính toán trong nhà với sai số không quá 400 giờ
trong 1 năm
Theo bảng 2.4 trang 28 tài liệu 1 ta chọn hệ thống cấp 3 với các thông số
như sau:
Hệ thống

Nhiệt độ tN,0C

Hệ thống cấp 3
Mùa hè
Mùa đông

t max = 26

Độ ẩm ϕ N ,%

tb



ϕ ( t max ) = 89

tb

ϕ ( t min ) = 86

t min = 9.3

tb

tb

3. Chọn tốc độ không khí tính toán trong phòng:
Tốc độ không khí lưu động được lựa chọn theo nhiệt độ không khí trong
phòng. Ở đây ta chọn tốc độ tính toán của không khí trong phòng ωk= 0.6
m/s ( Bảng 2.5 trang 29 tài liệu 1)
4. Độ ồn cho phép:
Độ ồn ảnh hưởng đến trạng thái và mức độ tập trung công việc của con
người. Mức độ ảnh hưởng đó tùy thuộc vào công việc hay nói cách khác
chức năng của phòng.
ở đây ta thiết kế cho văn phòng làm việc nên ta chọn độ ồn cho phép là 45dB
( Bảng 2.6 trang 29 tài liệu 1)
5. Nồng độ các chất độc hại:
2


Để đánh giá mức độ ô nhiễm người ta dựa vào nồng độ CO2 có trong
không khí.
Ta xác định lưu lượng không khí tươi cần cấp cho 1 người trong 1 giờ:
VCO2

Vk=

β −a

(2-1)

Trong đó: VCO = 0,03 m3/h.người , là lượng CO2 do người thải ra.
β = 0,15 % là nồng độ CO2 cho phép.
a= 0.03% là nồng độ khí CO2 trong môi trường không khí xung
quanh.
⇒ VK=25 m3/h.người = 0,007 m3/s.người
2

3


Chương 2: Tính toán cân bằng nhiệt, cân bằng ẩm
2.1/ Tính cân bằng nhiệt:
2.1.1/ Nhiệt do máy móc thiết bị tỏa ra Q1 :
Do hạn chế về tài liệu và trong mức độ đồ án môn học nên ở đây ta chỉ
chọn ước lượng công suất của các thiết bị trong các phòng:
Chọn công suất các máy móc, thiết bị điện là 30kW.
⇒ Q1 = 15 kW
2.1.2/ Nhiệt tỏa ra từ các nguồn sáng nhân tạo Q2:
Nguồn sáng nhân tạo ở đây là các đèn điện. Có thể chia đèn điện ra làm 2
loại: đèn dây tóc và đèn huỳnh quang.
Nhiệt do các nguồn sáng nhân tọ tỏa ra chỉ ở dạng nhiệt hiện.
Do khi thiết kế không biết bố trí đèn cụ thể nên ta chọn điều kiện đủ
chiếu sáng cho ở bảng 3.2 trang 37 tài liệu 1
Tổn thất do nguồn sáng nhân tạo:
Q2 = qS.F, W
F: Diện tích sàn nhà, m2 . F = 1120 m2 .
qS : Công suất chiếu sáng yêu cầu cho 1m2 diện tích sàn, W/m2
ở đây chọn qS = 12 W/m2 theo bảng 3.2 trang 37 tài liệu 1
⇒ Q2 = 12.1120 W = 13440 W = 13.44kW
2.1.3/ Nhiệt do người tỏa ra Q3 :
Nhiệt do người tỏa ra gồm 2 phần:
o Nhiệt hiện: Do truyền nhiệt từ người ra môi trường thông qua
đối lưu, dẫn nhiệt và bức xạ qh :
o Nhiệt ẩn: Do tỏa ẩm ( mồ hôi và hơi nước mang theo ) qw .
Nhiệt toàn phần: q = qh + qw
Tổng tổn thất do người tỏa ra:
o Nhiệt hiện: Q3h=n. qh.10-3, kW
o Nhiệt ẩn : Q3w=n. qw.10-3, kW
Trong đó:
n: Tổng số người có trong phân xưởng

4


Do không có điều kiện khảo sát nên theo bảng 3.2 trang 37 tài liệu 1
ta tính được:
n = 1120/5 = 224 người
qh , qw : được chọn theo bảng 3.4 ( tài liệu 1)
qh = 70 W/ người .
qw= 60 W/người .
Q3h = 224*70*10-3 = 15.68 kW.
Q3w = 224*60*10-3 = 13.44 kW.
Nhiệt toàn phần: Q3= Q3h+ Q3w = 29.12 kW.
2.1.4/ Nhiệt do sản phẩm mang vào Q4 :
Chọn Q4 = 0.
2.1.5/ Nhiệt tỏa ra từ các bề mặt thiết bị nhiệt Q5 :
Chọn Q5 = 0.
2.1.6/ Nhiệt do bức xạ năng lượng mặt trời vào phòng Q6 :
Nhiệt bức xạ xâm nhập vào phòng phụ thuộc vào kết cấu bao che và
được chia thành 2 dạng:
o Nhiệt bức xạ qua cửa kính Q61.
o Nhiệt bức xạ qua kết cấu bao che tường và mái Q62 .
Q6 = Q61 + Q62 .
1/ Nhiệt bức xạ qua cửa kính:
Trong thiết kế này ta tính toán cho loại kính Calorex, màu xanh,
6 mm, có hệ số hấp thụ α k= 0.75 , hệ số phản xạ ρ k= 0.05 , hệ số xuyên
qua τk = 0.20 , hệ số kính εk = 0.57( ứng với góc tới của tia bức xạ là
300 ). Chọn tính nhiệt bức xạ của mặt trời vào thời điểm nóng nhất trong
ngày, từ 8h -9h & từ 15h – 16h:
Ở đây công trình sử dụng loại kính thường có rèm che nên :
Q61=Fk . R’’.εc.εds.εmm.εkh ,W ( Công thức 3-24 tài liệu 1)
Trong đó :
Fk -Diện tích bề mặt kính , m2. Kính có khung sắt. Theo yêu cầu
thiết kế ta có tỷ lệ kính/tường các hướng = 30%.

5


Ta nhận thấy rằng diện tích lắp đặt kính của hướng Đông và Tây là
chủ yếu, ta bỏ qua bức xạ nhiệt ở hướng Nam và hướng Bắc vì diện tích
kính ít , nên ta chỉ tính cho các hướng Đông và Tây. Ta có diện tích kính
từng hướng:
Fk = Ft . 30% , m2.
R’’= [0,4.αk + τk ( αm + τm + ρk.ρm + 0,4.αk ρm)].Rn
Rn – Nhiệt bức xạ đến ngoài bề mặt kính , W/m2 .

Rn =

R
0,88

R- Nhiệt bức xạ mặt trời qua cửa kính vào phòng. Giá trị R lấy theo
tương ứng với giá trị Rmax của hướng đó trong năm, tra bảng 3-8a tài liệu 1 .
Ta lấy giá trị Rmax ứng với tháng 4&8 là các tháng mà hướng Đông và
Tây có Rmax lớn nhất ( Ta chọn hướng Đông & Tây là vì diện tích lắp đặt
kính của 2 hướng này là lớn nhất ) ở vĩ độ 20° Bắc:
Tra bảng 3-8a tài liệu 1:
Vĩ độ 20 Bắc
Tháng
Hướng
Đông
Tây
4&8
Nam
Bắc
Mặt ngang

Rmax , W/ m2
520
520
82
35
779

o Với loại kính là kính Calorex , màu xanh , 6 mm . Tra bảng 3.5
tài liệu 1 :

Loại kính
kính Calorex,
màu xanh,6 mm

Hệ số hấp
thụ α k

Hệ số phản
xạ ρ k

Hệ số xuyên
quaτ k

Hệ số kính

0,75

0,05

0,20

0,57

εk

o Đặc tính bức xạ của màn che tra bảng 3.6 (TL 1) ta chọn loại
màn che cửa chớp màu trung bình:

6


Loại màn che,
rèm che
-Cửa chớp màu
trung bình

Hệ số hấp
thụ αm

Hệ số phản
xạ ρm

Hệ số xuyên
qua τm

Hệ số mặt
trời εm

0,58

0,39

0,03

0,65

ε c - hệ số tính đến độ cao H ( m ) nơi đặt cửa kính so với mực nước

biển> Ở Tam Đảo ta lấy H = 900m.
ε c = 1 + 0,023

H
900
.=1+0,023
=1.0207
1000
1000

ε ds -hệ số xét đến độ chênh lệch của nhiệt độ đọng sương:

Tra đồ thị I-d với ttbmax = 26 , ϕN = 89 % ta được ts= 240C

ε ds = 1 − 0,13

t s − 20
24 − 20
= 0,948
20 = 1 − 0,13
10
10

ε mm -Hệ số xét tới ảnh hưởng của mây mù , trời không mây lấy ε mm = 1
ε kh -Hệ số xét tới ảnh hưởng của khung kính , với khung kính kim loại
lấy ε kh= 1,17

Giá trị
Diện tích kính, m2
Nhiệt bức xạ đến ngoài
bề mặt kính Rn, (W/m2)
Nhiệt bức xạ qua kính
vào phòng R’’, (W/m2)
Bức xạ qua kính Q61 ,
kW

Hướng Tây
54

Hướng Đông
54

590.9

590.9

88.52

88.52

5.617

5.617

2/ Nhiệt lượng bức xạ mặt trời qua kết cấu bao che:
Cơ chế bức xạ mặt trời qua kết cấu bao che được thực hiện như sau:
o Dưới tác dụng của tia bức xạ mặt trời , bề mặt ngoài cùng của
kết cấu bao che sẽ nóng dần lên do hấp thụ nhiệt . Lượng nhiệt
này sẽ tỏa ra môi trường một phần, phần còn lại sẽ dẫn nhiệt
vào bên trong và truyền cho không khí trong phòng bằng đối
lưu và bức.
o Thông thường người ta bỏ qua nhiệt lượng bức xạ qua tường.
Lượng nhiệt truyền cho mái do bức xạ và độ chênh nhiệt độ
trong phòng và ngoài trời được xác định theo công thức:
Q62=F.k.φm.Δt ,W .
7


Trong đó:
F – Diện tích mái, F = 536 m2
k- hệ số truyền nhiệt qua mái.
Trong thiết kế này ta bố trí mái tôn, có trần bằng gỗ , tra bảng 3-4
trang 110 sách Hướng Dẫn Thiết Kế Hệ Thống Điều Hòa Không Khí ta
có k =1.59 W/m2 0C
ϕ m – hệ màu mái tường, ta chọn tường màu trung bình
lấy ϕ m = 0,87
Δt = tTĐ – tT độ chênh nhiệt độ tương đương
tT nhiệt độ trong phòng , tT = 240C
ε s* R xn

ttd= tN+ α
,K
N
Với ε s - hệ số hấp thụ của mái , ta chọn tôn quét sơn màu xanh da trời có
ε s = 0,64
α N = 20 W/m2 0K – Hệ số tỏa nhiệt đối lưu của không khí bên ngoài
Rxn=

R
520
=
= 591 – Nhiệt bức xạ qua mái , W/m2
0.88 0.88

tN = 26 0C
0.64 * 591
= 26 + 18.91 = 44.91 OC
20
Vậy: ∆ t = 44.91 – 24 = 20.91 0C

⇒ tTĐ = 26 +

⇒ Q62=1.59*536*0,87*20.91 = 15504 W = 15.504 [kW ]

Nhiệt bức xạ mặt trời:
Q6 = Q61 + Q62 = 5.617 + 15.504 = 21.121

[ kW]

2.1.7/ Nhiệt do lọt không khí vào phòng Q7 :
Khi có độ chênh áp suất trong nhà và bên ngoài thì sẽ có hiện tượng rò
rỉ không khí. Việc này luôn kèm theo tổn thất nhiệt.
Nói chung việc tính tổn thất nhiệt do rò rỉ thường rất phức tạp do khó
xác định chính xác lưu lượng không khí rò rỉ. Mặt khác các phòng có điều
hòa thường đòi hỏi phải kín. Phần không khí rò rỉ có thể coi là một phần khí
tươi cung cấp cho hệ thống.
Q7 = L7 * (IN - IT) = L7 * CP(tN - tt) + L7*ro(dN - dT)
Tuy nhiên do lưu lượng không khí rò rỉ không theo quy luật và rất khó
xác định. Nó phụ thuộc vào độ chênh lệch áp suất. vận tốc gió, kết cấu khe
hở cụ thể, số lần đóng mở cửa … Vì vậy trong các trường hợp này có thể
xác định theo kinh nghiệm :
Q7h = 0,335(tN-tt)*V* ζ ,
W

8


Q7W =0,84(dN-dT) *V* ζ , W
Trong đó:
V – Thể tích phòng , V = 40*26*4.5 = 4680 m3
dN , dT – dung ẩm của không khí tính toán trong nhà và ngoài trời
Tra đồ thị I-d ứng với các giá trị nhiệt độ và độ ẩm ta được:
tN = 26 °C ,ϕN = 89%, dN = 19.5 g/kg không khí khô
tT = 24 °C ,ϕT = 50%, dT = 9.3 g/kg không khí khô
tN , tT – Nhiệt độ tính toán trong nhà và ngoài trời
tN = 26 0C
tT = 240 C
ζ - Hệ số kinh nghiệm , với V = 4680 m3 > 3000 m3 Tra theo bảng
3.10 Tài Liệu 1 ta có ζ = 0.35
Ta có :
Q7h = 0.335(26 – 24)*4680*0.35 = 1097 W = 1.097 kW
Q7W = 0.84(19.5 – 9.3)*4680*0.35 = 14034 W = 14.034 kW
Tổng lượng nhiệt do rò rỉ không khí:
Q7 = Q7h + Q7W
⇒ Q7 = Q7h + Q7W =1.097 + 14.034 = 15.131 kW
2.1.8/ Nhiệt truyền qua kết cấu bao che Q8:
Người ta chia ra làm 2 loại tổn thất:
o Nhiệt tổn thất do truyền qua trần, mái, tường : Q81
o Nhiệt tổn thất do truyền qua nền: Q82
Tổng tổn thất truyền nhiệt:
Q8 = Q81+Q82
2.1.8.1/ Nhiệt truyền qua tường và trần: Q81
Nhiệt lượng truyền qua kết cấu bao che được tính theo công thức sau:
Q81 = k*F* ∆ t
k- Hệ số truyền nhiệt của kết cấu bao che, W/m2 0C
F – diện tích tường bao che , m2
Ftường = Fbc - Fk = 180 – 54 = 126 m2
Fmái = 1073 m2
∆ t – độ chênh nhiệt độ tính toán , 0C
1. Xác định độ chênh nhiệt độ tính toán:

9


Ta chỉ xác định cho mùa hè:
∆ t = ϕ (tN-tT)
Trong đó ϕ là hệ số tính đến vị trí của kết cấu bao che
a) Đối với tường bao trực tiếp tiếp xúc với môi trường không khí bên
ngoài nên ϕ = 1
∆ t = 26 – 24 = 2 0C ok
b) Đối với trần có mái với kết cấu kín ta chọn ϕ = 0.8
∆ t = 0.8*(26 – 24) = 1.6 0C
2. Xác định hệ số truyền nhiệt qua tường và trần:
1
1
=
δ
1
1
K = R0
+∑ i +
αT
λi α N

Trong đó:
- α T -Hệ số tỏa nhiệt bề mặt bên trong của kết cấu bao che ,W/m2 0C
- α N - Hệ số tỏa nhiệt bên ngoài của kết cấu bao che ,W/m2 0C
- δ i -chiều dày của lớp thứ i,m
- λi -Hệ số dẫn nhiệt của lớp thứ i , W/m0C
Tường của công trình được xây dựng với kết cấu gồm 3 lớp: lớp vữa,
lớp bê tông gạch vỡ, lớp vữa.
Đối với tường bao:
Tra bảng 3.12 tài liệu 1
Với bề mặt tường nhẵn ta chọn α T = 11,6 W/m2 0C
Tường tiếp xúc trực tiếp với không khí bên ngoài ta chọn α N = 23,3
W/m2 0C
Tra bảng 3-15 tài liệu 1
Với vữa xi măng và vữa trát xi măng ta chọn λ 1 = λ 3 = 0.93W/m0C
Với bê tông gạch vỡ ta chọn λ 2 = 0.872 W/m0C
δ 1 = δ 3 = 0.01 m
δ 2 = 0.2
m ;
1
1
=
⇒ ktường = Ro
1
0.011
0.2
0.01
1 = 2.6 W/m2 0 C
+
+
+
+
11 .6 0.93 0.872 0.93 23.3

+ Đối với trần:
K – hệ số truyền nhiệt qua mái , ta bố trí mái tôn có trần gỗ. Theo
bảng 3-4 tài liệu 2 ta có k = 1.59 W/m2 0C
Vậy nhiệt truyền qua tường là:
Qt81 = 2.6*126*8.5 = 2785 W = 2.78 [ kW]
10


Nhiệt truyền qua trần:
Qtr81 = 1.59*1073*6.8 = 11601 W = 11.6 [ kW]
Nhiệt truyền qua tường và trần là :
Q81 = Qt 81 + Qtr81 = 2.78 + 11.6 = 14.38 [kW]
2.1.6.2/ Nhiệt truyền qua nền:
Để tính nhiệt truyền qua nền đất người ta chia nền thành 4 dải, mỗi dải
có bề rộng là 2m.
b
2m

D·y 3
2m

D·y 4

D·y 2
D·y 1

Theo cách chia này ta có các dải từ ngoài vào: I÷IV
Dãi I : k1 = 0,5 W/m2 0C ; F1 = 4*(a + b) = 4*(26 + 40) = 264 m2
Dãi II: k2 = 0,2 W/m2 0C ; F2 = 4*(a + b) - 48 = 264 – 48 = 216 m2
Dãi III: k3 = 0,1 W/m2 0C ; F3 = 4*(a + b) - 80 = 216 – 80 = 136 m2
Dãi IV: k4 = 0,07 W/m2 0C ; F4 = (a - 12)*( b - 12) = ( 26 – 12)*(40 – 12)
= 392 m2
Tổn thất nhiệt qua nền do truyền nhiệt:
Q82= (k1F1+k2F2+k3F3+k4F4)(tN-tT)
= (0,5*264+0,2*216 +0,1*136+0,07*392)*(26 – 24) =414.48W
Q82= 0.414 kW
Như vậy tổng tổn thất nhiệt do truyền nhiệt:
Q8 = Q81 + Q82 = 14.38 + 0.414 = 14.794 kW

11


2.1.9/ Tổng lượng nhiệt thừa:
8

QT =

∑Q
i =1

Nhiệt thừa QT được sử dụng để xác định năng suất lạnh của bộ xửa lý
không khí. Nhưng nhiệt thừa QT không phải là năng suất lạnh của bộ xửa lý
không khí.
QT = Q hf + Qwf
Tổng nhiệt hiện của tòa nhà: Q hf
Q hf = Q1 + Q2 + Q3h + Q4h + Q5 + Q6 + Q7h + Q8
= 15 + 13.44 + 15.68 + 0 + 0 + 15.504 + 1.097 + 14.794
= 75.515 kW
Tổng nhiệt ẩn của tòa nhà : Qwf
Qwf = Q3w + Q7w
=13.44 + 14.034 = 27.474 kW
Vậy QT = 75.515 + 27.474 = 102.989 kW
2.2/ Xác định lượng ẩm thừa WT :
2.2.1/ Lượng ẩm do người tỏa ra W1:
Lượng ẩm do người tỏa ra được tính theo công thức:
W1 = n*gn , kg/s
Trong đó:
n = 224 – số người trong phòng theo nhiệm vụ thiết kế
gn = 105 g/giờ lượng ẩm do 1 người tỏa ra trong 1 đơn vị thời
gian được xác định theo bảng 3-16 tài liệu 1
⇒ W1 = 224*0.105= 23.52 kg/h
Vậy
WT = W1 = 23.52 kg/h
2.3 Tính kiểm tra đọng sương:
Như đã biết, khi nhiệt độ vách tW thấp hơn nhiệt độ đọng sương của
không khí tiếp xúc với nó sẽ xảy ra hiện tượng đọng sương trên vách đó.
Tuy nhiên do xác định nhiệt độ vách khó nên ta quy điều kiện đọng sương
về dạng khác.
Về mùa hè: mùa hè ta thực hiện chế độ điều hòa( làm lạnh) , nhiệt độ bên
ngoài lớn hơn bên trong. Khi đó tTW>tT>tTs , như vậy vách trong không xảy
ra hiện tượng đọng sương.
Gọi tNs là nhiệt độ đọng sương vách ngoài, ta có điều kiện đọng sương:
tNs>tNW
12


Theo phương trình truyền nhiệt ta có:
k(tN-tT) = α N(tN-tNW)
hay:

α N ( t N − t wN )
k=
t N − tT

Khi giảm tNw thì k tăng, khi giảm tới tNs thì trên tường có hiện tượng đọng
sương. Khi đó ta có được giá trị kmax :
kmax=

α N ( t N − t sN )
t N − tT

Trong các công thức trên:
- α N ; α T : hệ số truyền nhiệt vách ngoài và vách trong , W/m2 0C
tN , tT :nhiệt độ vách ngoài và vách trong, 0C
tNs , tTs :nhiệt độ đọng sương tính theo nhiệt độ , độ ẩm bên ngoài
và bên trong, 0C
Mùa hè:
Ta có:
tN = 26 OC
tT = 24 0C
ϕN = 89%
Với tN = 26OC & ϕN = 89% tra đồ thị I-d ta được tNs = 24.5 0C
` Kiểm tra đọng sương:
Đối với tường:
α N = 23,3 W/m2 0C
⇒ kmax=

α N ( t N − t sN ) 23.3( 26 − 24.5)
= 17.47[W/ m2 0C] >ktường=2.6[W/ m2 0C]
=
t N − tT
26 − 24

Đối với mái:
α N = 20 W/m2 0C
⇒ kmax=

α N ( t N − t sN ) 20(26 − 24.5)
= 15[W/ m2 0C] >kmái =1.59[W/ m2 0C ]
=
t N − tT
26 − 24

⇒ vào mủa hè không có hiện tượng đọng sương ở vách và mái của tòa

nhà.

Chương 3: Thành lập và tính toán các sơ đồ điều
hòa không khí

13


Lập sơ đồ điều hòa không khí là xác định các quá trình thay đổi trạng thái
của không khí trên đồ thị I-d , nhằm mục đích xác định các khâu xử lý và
năng suất lạnh của nó để đạt được trạng thái không khí cần thiết trước khi
cho thổi vào phòng.
Sơ đồ điều hòa không khí được lập trên cơ sở :
- điều kiện khí hậu địa phương nơi lắp đặt công trình: : tN , ϕ N
- yêu cầu về tiện nghi hoặc công nghệ: tT , ϕ T
- các kết quả tính cân bằng nhiệt , cân bằng ẩm: QT , WT
-thỏa mãn điệu kiện vệ sinh, an toàn.
1. Nhiệt độ không khí trước khi thổi vào phòng không quá thấp so với
nhiệt độ trong phòng nhằm tránh gây cảm lạnh cho người sử dụng, cụ thể:
tv ≥ tT - a
- Đối với hệ thống điều hòa không khí thổi từ trên xuống : a = 10 0C
- Đối với hệ thống điều hòa không khí thổi từ dưới lên: a = 7 0C
Nếu điều kiện vệ sinh không thỏa mãn thì phải tiến hành sấy nóng không
khí đến nhiệt độ tv = tT – a thỏa mãn điều kiện vệ sinh rồi cho thổi vào
phòng.
2. Lượng gió tươi cấp vào phòng phải đảm bảo đủ cho mọi người trong
phòng:
LN = n*mk = n* ρ *Vk , kg/s
Trong đó:
n – số người trong phòng , người
mk – khối lượng gió tươi cần thiết cung cấp cho 1 người trong 1 đơn
vị thời gian, kg/s.người;
Vk – lượng không khí tươi cần cung cấp cho 1 người trong 1 đơn vị
thời gian, tra theo bảng 2-7 tài liệu 1 ta được Vk = 25 m3/h
ρ - khối lượng riêng của không khí , ρ = 1,2 kg/m3
Vậy: LN = n*mk = n* ρ *Vk = 224*1.2*25 = 6720 kg/h
3.1/ Lựa chọn sơ đồ điều hòa không khí
Việc thành lập và tính toán sơ đồ điều hòa không khí được tính toán cho
mùa hè và mùa đông. Tuy nhiên do tính chất khí hậu ở Việt Nam nên ta chỉ
chọn cho mùa hè.
Có nhiều loại sơ đồ điều hòa không khí như sơ đồ thẳng , sơ đồ tuần hoàn
không khí 1 cấp , sơ đồ tuần hoàn không khí 2 cấp …
Tuy nhiên do tính chất thiết kế cho công trình là khu văn phòng nên ta
chọn loại sơ đồ tuần hoàn không khí 1 cấp . Sơ đồ tuàn hoàn không khí 1 cấp

14


có tận dụng nhiệt của không khí tái tuần hoàn nên năng suất lạnh và năng
suất làm khô giảm.
3.2/ Thanh lập và tính toán sơ đồ điều hòa không khí:
1/ Sơ đồ :

LN 3
1
N
C
2

4
L

O

5

6

7
V

T
QT WT

L N +L T
11

LT

8

12
9

10

2/ Nguyên lý hoạt động:
Không khí bên ngoài trời với lưu lượng LN và trạng thái N (tN, ϕ N) được
lấy qua cửa gió có van điều chỉnh 1 vào buồng 3 hòa trộn với không khí hồi
có lưu lượng LT1 và trạng thái T(tT, ϕ T) để đạt một trạng thái C1 nào đó. Hỗn
hợp hòa trộn C1 sẽ được đưa đến thiết bị xử lý 4 và được xử lý đến trạng thái
O và được quạt 5 vận chuyển theo kênh gió 6 và phòng 8. Không khí sau khi
ra khỏi miệng thổi 7 có trạng thái V vào phòng nhận nhiệt thừa QT và WT ẩm
I thay đổi trạng thái từ V đến T(tT, ϕ T). Sau đó 1 phần không khí
thừa rồi tự
I N hồi gió 11 hút về qua miệng hút
được thải ra ngoài và 1 phần lớn được quạt
9 theo kênh 10
IC
N

IT

ϕN

tN

ϕtrên
3/ Xác định các điểm nút
I-d:
T

tT

C

T

ϕ=95%
ϕ=100%

εT
tO

OV
15

dO dT

dC

dN


o Trạng thái C là trạng thái hòa trộn của dòng khí tươi có lưu
lượng LN và trạng thái N(tN, ϕ N)với dòng khí tái tuần hoàn với
lưu lượng LT và trạng thái T(tT, ϕ T)
o Quá trình VT là quá trình không khí tự thay đổi trạng thái khi
nhận nhiệt thừa và ẩm thừa nên có hệ số góc tia ε = εT =

QT
.
WT

Điểm O trùng với điểm V có ϕ o = 95%
Từ phân tích trên ta có cách xác định các điểm nút như sau:
o Xác định các điểm N, T theo các thông số tính toán ban đầu
o Xác định điểm hòa trộn C theo tỷ lệ hòa trộn
Ta có:
LN
TC LN
=
=
CN LT L − LN
Trong đó:
LN – lưu lượng gió tươi cần cung cấp cần cung cấp được xác định theo
điều kiện vệ sinh , kg/s
L – lưu lượng gió tổng tuần hoàn qua thiết bị xử lý không khí
o điểm V trùng với điểm O là giao nhau của đường ε = εT =

QT
đi
WT

qua điểm T với đường ϕ o = 95% . Nối CO ta có quá trình xử lý
không khí
• Xác định các thông số tại các điểm trên đồ thị I-d:
+ Điểm N : tN = 26 °C, ϕN = 89% ,dN = 19.5 g/kg K.K ,
IN = 75.366 Kj/kgK.K.
+ Điểm T : tT = 24 °C, ϕT = 50 % ,dT = 9.5 g/kg K.K ,
IT = 47.732 Kj/kg K.K.

16


+ Điểm OLV : tV = 14 °C , ϕV = 95% , dV = 9.8 g/kg K.K ,
IV = 38.53 kj/kgK.K .
+ Điểm C theo tỷ lệ hòa trộn:
LN
TC LN
=
=
CN LT L − LN
- Năng suất gió:
QT
102.898
L=
=
= 11,182 kg/s .
I T − IV
47.732 − 38.53
- Lượng không khí bổ sung :
LN = n.ρ.VK = 1.867 kg/s.
Ta thấy LN > 10%L nên chọn LN =1,867 kg/s .
- Lưu lượng gió hồi :
LT = L – LN = 11.182 – 1,867 = 9.315 kg/s .
Điểm C là điểm hòa trộn của 2 quá trình N và T nên ta có :
I N − I C d N − d C LT
=
=
( Công thức (1- 15) TL1)
IC − IT
d C − d T LN
→ IC = 52.346 kj/kg K.K .
→ dC =11,17 g/kg K.K .
Ta xác định được điểm C trên đồ thị.
tC = 25°C .
ϕN = 55 % .
Nếu nhiệt độ điểm O không phù hợp với điều kiện vệ sinh thì phải tiến
hành sấy không khí đến điểm V thỏa mãn điều kiện vệ sinh , tức t = t T – a.
Khi đó các điểm V và O xác định như sau:
- Từ T kẻ đường ε = εT =

QT
cắt t = tT – a tại V.
WT

- Từ V kẻ đường thẳng đứng cắt ϕIo = 95 % tại O;
- Các điểm còn lại vẫn giữ nguyênNvị trí.

IC

IT

tT

tO

T
εT

ϕT

tN

N ϕ
N

C

ϕ=95%
ϕ=100%

V
tV=tT-a
O
17

dO dT

dC

dN


4/ Các thiết bị chính :
Để thực hiện sơ đồ điều hòa không khí 2 cấp ta cần có các thiết bị chính
sau đây: quạt cấp gió, quạt hồi gió, thiết bị xử lý không khí ,thiết bị sấy cấp
II, hệ thống kênh cấp gió , kênh hồi gió và các miệng hút, miệng thổi.
5/ Xác định năng suất thiết bị:
• Năng suất lạnh của thiết bị xử lý:
Q0= L*( IC - IO )
Với :
L = 11.182 kg/s
IC = 52.346 kj/kg K.K
IO = 38.53 kj/kg kkk
Ta có :
Q0 = 11.182 * (52.346 – 38.53) = 154.49 kW
• Năng suất làm khô của thiết bị
W0 = L * (dC - dO)
Với :
dC =11,17 g/kg K.K
dO = 9.8 g/kg kkk
Ta có :
11 .182 * (11 .17 − 9.8)
W0 =
= 0.234 kg/s
1000
3.3/ Bảng kết quả tính toán:
STT Tên đại lượng
Ký hiệu

Đơn vị

Giá trị

18


1
2
3
4
5

Lưu lượng gió cấp vào phòng
Lưu lượng gió tươi bổ sung
Lưu lượng gió hồi vào buồng hoà
trộn 3
Năng suất làm lạnh của thiết bị xử lý
Năng suất làm khô của thiết bị

L
LN
LT

kg/s
kg/s
kg/s

11.182
1.867
9.315

Q0
W0

kW
kg/s

154.49
0.234

Chương 4: Chọn máy và thiết bị điều hòa không
khí
4.1/ Tính chọn máy điều hòa:
1/ Cơ sở lựa chọn máy điều hòa không khí:
Việc lựa chọn máy điều hòa được tiến hành theo các bước sau:
a. Chọn hãng máy
Thị trường Việt Nam hiện nay sử dụng rất nhiều hãng máy điều hòa khác
nhau. Nổi tiếng hơn cả là các hãng máy Carrier, Trane, Daikin, Toshiba…

19


Mỗi hãng máy nổi trội về một vài chủng loại nhất định, nên việc lựa chọn
máy hãng nào còn tùy thuộc vào điều kiện cụ thể của công trình, tình hình
tài chính của chủ đầu tư , điều kiện thanh toán, thời gian giao hàng…
b. Chọn máy:
Sau khi đã chọn hãng sản xuất , kiểu loại máy , bước cuối cùng là chọn
model máy. Việc chọn máy cụ thể được căn cứ vào kết quả thành lập và tính
toán sơ đồ điều hòa không khí, trong đó 2 thông số quan trọng nhất làm căn
cứ chọn là:
- Năng suất gió L thổi vào phòng , kg/s
- Năng suất lạnh của thiết bị xử lý không khí , kW
2/ Tính chọn máy:
Với năng suất lạnh yêu cầu của không gian điều hòa QO = 154.49 kW .
Lưu lượng gió cấp vào phòng là L = 11.182 kg/s = 9.318 m 3 /s = 9318l/s
Dựa vào bảng 5.14 trang 150 tài liệu 1 ta chọn 3 máy điều hòa dạng tủ 50BP
mã hiệu 200 của hảng Carrier với các thông số kỹ thuật như sau:
- Công suất lạnh: 58.8 kW
- Dòng điện động cơ: 2*18.5A
- Dòng điện động cơ quạt: 7.7A
- Tải trọng động: 634kg
- Môi chất : R22
- Máy nén pittong kín
- Bình ngưng ống chùm số lượng 2
- Quạt dàn lạnh dạng ly tâm
- Lưu lượng gió max: 3600 l/s
- Lưu lượng gió min: 2200 l/s
- Tốc độ quạt: 1000vg/ph
4.2/ Tính chọn tháp giải nhiệt:
Trong hệ thống điều hòa không khí giải nhiệt bằng nước bắt buộc phải sử
dụng tháp giải nhiệt. Tháp giải nhiệt được sử dụng để giải nhiệt nước làm
mát giàn ngưng trong máy điều hòa.
Việc tính toán tháp giải nhiệt rất phức tạp , nên thường chọn theo
cataloque của máy. Theo phương pháp chọn tháp của hãng RINKIN ( Hồng
Kông ) , khi ta biết được năng suất lạnh của hệ thống QO thì ta có thể xác
định được năng suất giải nhiệt của tháp là QK = 1.3*QO
Vậy ta có được năng suất giải nhiệt của tháp:
QK = 1.3*QO = 1.3*154.49= 200.837 kW =47.967kcal/s
Ta lại có:
QK = G. Cn. ∆ tn
20


Trong đó:
G – lưu lượng nước của tháp, kg/s
Cn - nhiệt fung riêng của nước: Cn = 1 kcal/kg.độ ;
∆ tn – độ chênh lệch nhiệt độ nước vào ra tháp ∆ tn = 4 0C.
Vậy: G = QK / Cn. ∆ tn = 47.967/4 = 12 kg/s = 12 l/s
Dựa vào bảng 7.13 trang 247 tài liệu 1 ta chọn 3 tháp giải nhiệt của hãng
RINKIN loại FRK20
Các thông số của tháp:
- Lưu lượng nước giải nhiệt định mức: 4.4 l/s
- Có kích thước: m = 170; h = 1170; H =1845; D = 1170;
- Đường ống: vào 50; ra 50; xả tràn: 25; xả đáy 15
- Quạt có: L = 170 m3/phút; Ø = 760 mm; Q = 0.37 kW;
- Khối lượng tĩnh: 80; có nước 305; độ ồn: 54 dB

Chương 5: Thiết kế hệ thống vận chuyển và phân
phối không khí
Hệ thống phân phối và vận chuyển không khí bao gồm các phần sau:
- Hệ thống đường ống gió
- Hệ thống các miệng thổi và hút
- Quạt gió
5.1/ Thiết kế hệ thống kênh gió:
Trong hệ thống điều hòa không khí , hệ thống kênh gió có chức năng dẫn và
phân phối gió đến các nơi tùy theo yêu cầu.
Khi thiết kế kênh gió phải đảm bảo các yêu cầu cơ bản sau:
- Ít gây ồn vào

21


- Tổn thất nhiệt nhỏ
- Trở lực đường ống bé
- Đường ống gọn, đẹp, và không ảnh hưởng đến mỹ quan công trình
- Chi phí đầu tư và vận hành thấp
- Tiện lợi cho người sử dụng
- Phân phối gió đều cho các hộ tiêu thụ
5.1.1/ Hệ thống kênh gió:
Có hai loại kênh gió chủ yếu là kênh gió ngầm và kênh gió treo. Trong hệ
thống này ta bố trí hệ thống kênh gió treo được treo trên các giá đỡ đặt trên
cao. Yêu cầu của kênh gió treo cần phải đảm bảo là:
- Kết cấu gọn nhẹ
- Bền và chắc chắn
- Dẫn gió hiệu quả, thi công nhanh chóng
Vật liệu sử dụng làm đường ống là tôn tráng kẽm, với kết cấu hình chữ
nhật do có kết cấu phù hợp với kết cấu nhà, dễ treo đỡ, chế tạo, bọc cách
nhiệt, và đặc biệt là các chi tiết cút, tê, chạc 3, chạc 4 … dễ chế tạo hơn các
kiểu tiết diện khác.
Cách nhiệt:
Để tránh tổn thất nhiệt , đường ống thường bọc 1 lớp cách nhiệt bằng
bông thủy tinh, polyurethan, hay stirofor, bên ngoài bọc lớp giấy bạc chống
cháy và phản xạ nhiệt. Để tránh chuột phá hỏng người ta có thể bọc thêm
lưới sắt mỏng.
Khi đường ống đi ngoài trời người ta bọc thêm lớp tôn ngoài cùng để bảo
vệ mưa nắng
Đường ống đi trong không gian điều hòa có thể không cần bọc cách
nhiệt. Tuy nhiên cần lưu ý khi hệ thống mới hoạt động, nhiệt đô trong phòng
con cao thì có khả năng s9ong5 sương trên bề mặt ống.
Ghép nối ống:
Để tiện cho việc lắp ráp, chế tạo, vận chuyển đường ống được gia công
từng đoạn ngắn theo kích cỡ của các tấm tôn. Việc lắp ráp thực hiện bằng
bích hoặc bằng các nẹp tôn. Bích có thể là nhôm đúc, sắt V hoặc bích tôn.
Treo đỡ:
- Việc treo đường ống tùy thuộc vào kết cấu công trình cụ thể: Treo
tường, trần nhà, xà nhà.
- Khi nối kênh gió với thiết bị chuyển động như quạt, động cơ thì cần
phải nối qua ống nối mềm để khử chấn động theo kênh gió
- Khi kích thước ống gió lớn cần làm gân gia cường trên bề mặt ống gió
- Đường ống sau khi gia công và lắp ráp xong cần làm kín bằng silicon

22


5.1.2/ Thiết kế và bố trí đường ống gió:
Nhiệm vụ thiết kế hệ thống kênh gió là phải đảm bảo phân bố lưu lượng
gió cho các miệng thổi đều nhau. Giả sử tất cả các miệng thổi có kích thước
bằng nhau, để lưu lượng gió ra các miệng thổi bằng nhau thì ta chỉ cần
khống chế tốc độ gió trung bình ở các miệng thổi bằng nhau là được.
Để tính toán thiết kế đường ống dẫn không khí ta áp dụng phương pháp ma
sát đồng đều: phương pháp này là thiết kế hệ thống kênh gió sao cho tổn thất
áp suất trên 1m chiều dài đường ống là như nhau trên toàn tuyến ống.
Phương pháp này đảm bảo tốc độ dảm dần và thường hay được sử dụng cho
kênh gió tốc độ thấp với chức năng cấp gió, hồi gió và thải gió.
Với lưu lượng gió yêu cầu của không gian điều hòa L = 11.182 kg/s = 9.318
m 3 /s = 9318l/s ta bố trí 36 miệng thổi , với lưu lượng mỗi miệng thổi la
l=0.2588 m 3 /s
Vì chọn 3 máy có cùng công suất và bố trí miệng thổi ở 3 máy giống nhau,
nên ta xác định các thông số tiết diện điển hình cho đường ống và suy ra 2
đường ống gió còn lại.
- Chọn đoạn đầu tiên AB làm tiết diện điển hình. Lưu lượng gió qua
tiết diện đầu là:
L1 = L/3 = 9.318/3 = 3.106 m 3 /s
- Chọn tốc độ gió đoạn đầu: vì đây là khu văn phòng nên ta chọn tốc độ
gió đoạn đầu là : ω1 = 10.2 m/s
Diện tích tiết diện đoạn ống đầu: f1= L1/ ω1 = 3.106/10.2 = 0.3045 m2
- Chọn đường ống có tiết diện chữ nhật với chiều dài a bằng hai lần
chiều rộng b ta có:
f1= a*b=2* b2 ⇒ b =

f1
=
2

0.3045
= 0.3902 m
2

a = 2*b=2*0.3902= 0.7804 m
để thi công đường ống được dễ dàng ta chọn a,b theo kích thước chuẩn: a =
0.4m; b=0.8m
Vậy tốc độ gió đoạn đầu: ω1 =

3.106
= 9.7 m/s
0 .4 * 0 .8

- Tra bảng 6.4 trang 164 tài liệu 1 với a = 0.8 m; b= 0.4 m ta được
đường kính tương đương của đoạn ống đầu tiên dtđ = 757 mm
- Tra đồ thị 6.4 trang 169 tài liệu 1 với L1 = 3.106 m 3 /s và dtđ = 757mm
ta được tổn thất áp lực trên 1 m chiều dài đường ống ∆ p1 = 0.57 pa/m
Thiết kế các đoạn ống:
Trên cơ sở tỷ lệ phần trăm lưu lượng của các đoạn kế tiếp ta xác định được
phần trăm diện tích của nó, xác định được kích thước ai x bi của các đoạn đó,
xác định được diện tích thực và tốc độ thực.

23


Đoạn
AB
BC
CD
DE
EF
FG

Lưu lượng
%
m3/s
100
3.106
83.33
2.588
66.67
2.07
50
1.553
33.34
1.036
16.68
0.518

Tiết diện
%
100
87.2
73.2
58
41.3
24

2

m
0.32
0.29
0.24
0.19
0.14
0.08

Tốc độ
m/s
9.7
8.9
8.6
8.2
7.4
6.5

Kích thướt
mm
800 x 400
725 x 400
600 x 400
475 x 400
450 x 300
400 x 200

Tính tổng trở lực:

Đoạn

Chi tiết

d td ,mm

AB
BC
CD
DE
EF
FG

Đường ống
Đường ống
Đường ống
Đường ống
Đường ống
Đường ống

757
717
643
583
474
337

Chiều dài,
m
4
4
4
6
4
4

Tổng chiều dài tương đương của đoạn AG là 26 m
Tổng trở lực đường ống: ∑ ∆p = 3* 26*0.57 = 44.46 Pa

5.2 Tính chọn miệng thổi:
1. Chọn loại miệng thổi:
Để chọn loại miệng thổi thích hợp nhất ta căn cứ vào:
- Các chỉ tiêu kỹ thuật, đặc tính của từng loại miệng thổi do các nhà sản
xuất cung cấp
- Đặc điểm về kết cấu và kiến trúc công trình, trang trí nội thất
- Yêu cầu của khách hàng
2. Tính chọn miệng thổi:
24


- Chọn kiểu miệng thổi khuếch tán lắp trần
- chọn số miệng thồi là n = 36 miệng
- lưu lượng gió qua 1 miệng thổi :
L MT = L/n = 9.3168/36 = 0.2588 m 3 /s = 258.8 l/s
- căn cứ vào L MT = 931.68 m 3 /h và T = 3.5m theo catalogue của hãng
ABIKI ta chọn loại miệng thổi kiểu cassette model HRV – CT14 có các
thông số:
- kích thước ( R,C,S): 840x240x840
- Lưu lượng gió: 1000 m 3 /h
- Độ ồn: < 44dB
5.4 Tính chọn quạt gió:
Muốn chọn quạt và định điểm làm việc của quạt cần phải xác định các
đại lượng :
- Lưu lượng cần thiết V q
- Cột áp cần thiết H q
Các đại lượng V q , H q được xác định thông qua lưu lượng tính toán V tt và
cột áp tính toán H tt . Sau đó cần lưu ý thêm 1 số yếu tố như sau: độ ồn cho
phép, độ rung nơi đạt máy,nhiệt độ chất khí, khả năng gây ăn mòn kim loại,
nồng độ bụi trong không khí.
1.Lưu lượng tính toán:
- Quạt đẩy: Lưu lượng quạt đẩy chính lưu lượng gió cần thiết L của
thiết bị xử lý không khí:
Qo

3

V = ρ .( I − I ) ; m / s
c
o
Q0 : Công suất lạnh của dàn lạnh , W
I c ,I 0 entanpi của không khí vào ra dàn lạnh , J/kg
ρ : khối lượng riêng của không khí, ρ = 1.2 kg/m 3
58.8
= 3.55 m 3 /s
1.2*(52.346 − 38.53)
2.Cột áp tính toán chính là: H tt = ∑ ∆p = 14.82 Pa
⇒ V=

3.Cột áp cần thiết của quạt H q = chọn theo áp suất khí quyển và nhiệt độ chất
khí:
273 + t 760

ρ

k
H q = H tt . 273 * B * ρ
kk

= 14.82*

273 + 24 760 1.2
*
*
273
760 1.2

25


Tài liệu bạn tìm kiếm đã sẵn sàng tải về

Tải bản đầy đủ ngay

×