Tính toán, kiểm tra, mô phỏng và thiết kế lại hệ thống điều hòa không khí tòa nhà sở tài nguyên môi trường tỉnh bình dương đồ án tốt nghiệp ngành công nghệ kỹ thuật nhiệt

MỤC LỤC
MỤC LỤC ................................................................................................................... i
DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT VÀ KÝ HIỆU ........................................................v
DANH MỤC CÁC HÌNH ......................................................................................... vi
DANH MỤC CÁC BẢNG........................................................................................ ix
LỜI CẢM ƠN ........................................................................................................... xi
TÓM TẮT ................................................................................................................ xii
Chương 1

: GIỚI THIỆU CHUNG ..........................................................................1

1.1

Giới thiệu về điều hịa khơng khí ..................................................................1

1.2

Ý nghĩa của điều hồ khơng khí ....................................................................1

1.3

Ảnh hưởng của môi trường đến con người ...................................................2

1.3.1

Ảnh hưởng của nhiệt độ. .........................................................................2

1.3.2

Ảnh hưởng của độ ẩm tương đối. ...........................................................2

1.3.3

Ảnh hưởng của nồng độ các chất độc hại. ..............................................3

1.4

Một số hệ thống điều hồ khơng khí phổ biến ..............................................3

1.4.1

Hệ thống điều hịa trung tâm giải nhiệt bằng nước (Water Chiller) .......3

1.4.2

Hệ thống điều hòa VRV (Variable Refrigerant Volume): ......................4

1.5 Giới thiệu hệ thống điều hịa khơng khí tại cơng trình văn phịng và kho lưu
trữ tài liệu tại Bình Dương. ......................................................................................6
1.6

Phạm vi đề tài ................................................................................................6

Chương 2

: THÔNG SỐ TÍNH TOÁN VÀ KIỂM TRA ........................................8

2.1

Tổng quan về cơng trình ................................................................................8

2.2

Thống kê thơng tin phòng dựa theo bản vẽ thiết kế giai đoạn 1 ...................9

2.3

Chọn các thơng số tính toán ........................................................................11

Chương 3

: TÍNH TOÁN TẢI LẠNH ...................................................................13

3.1

Nhiệt hiện bức xạ qua kính: Q1 ...................................................................14

3.2

Nhiện hiện truyền qua kết cấu bao che Q2 ..................................................21

3.2.1

Nhiệt hiện truyền qua mái bằng bức xạ và do ∆t: Q21 ..........................21

3.2.2

Nhiệt hiện truyền qua vách Q22.............................................................23

3.2.3

Nhiệt hiện truyền qua nền: Q23 .............................................................31

i


3.3

Nhiệt tỏa ra từ thiết bị Q3.............................................................................33

3.3.1

Nhiệt hiện tỏa do đèn chiếu sáng: Q31 ..................................................33

3.3.2

Nhiệt hiện tỏa do máy móc: Q32 ...........................................................35

3.4

Nhiệt hiện và nhiệt ẩn tỏa do người tỏa Q4 .................................................38

3.4.1

Nhiệt hiện do người tỏa Q4h ..................................................................39

3.4.2

Nhiệt ẩn do người tỏa Q4a .....................................................................39

3.5

Nhiệt hiện và ẩn do gió tươi mang vào QN ..................................................42

3.6

Nhiệt hiện và nhiệt ẩn do gió lọt Q5 ............................................................45

3.7

Nhiệt tổn thất do các nguồn khác Q6 ...........................................................49

3.8

Tính toán ẩm thừa ........................................................................................49

3.8.1

Lượng ẩm thừa do người tỏa W1 ..........................................................49

3.8.2

Lượng ẩm bay hơi từ bán thành phẩm W2 ............................................50

3.8.3

Lượng ẩm bay hơi đoạn nhiệt từ sàn W3 ..............................................50

3.8.4

Lượng ẩm bay hơi từ thiết bị W4 ..........................................................50

3.8.5

Kiểm tra đọng sương: ...........................................................................53

Chương 4

: THÀNH LẬP SƠ ĐỒ ĐIỀU HỊA KHƠNG KHÍ .............................55

4.1

Chọn sơ đồ điều hịa khơng khí ...................................................................55

4.2

Sơ đồ điều hịa khơng khí t̀n hồn 1 cấp ..................................................56

4.3

Tính toán sơ đồ điều hịa khơng khí ............................................................57

4.3.1

Điểm gốc g và hệ số nhiệt hiện shf (εh) ................................................57

4.3.2

Hệ số nhiệt hiện phòng RSHF (εhf) .......................................................57

4.3.3

Hệ số nhiệt hiện tổng GSHF (εht)..........................................................61

4.3.4

Hệ số đi vòng (  BF )..............................................................................65

4.3.5

Hệ số nhiệt hiện hiểu dụng ESHF (  hef ) ............................................65

4.3.6

Nhiệt độ đọng sương ts..........................................................................68

4.4

Thành lập sơ đồ tuần hoàn một cấp .............................................................69

4.5

Kiểm tra điều kiện đảm bảo tiêu chuẩn vệ sinh...........................................71

4.6

Lưu lượng khơng khí ...................................................................................71

Chương 5
5.1

: KIỂM TRA CHỌN THIẾT BỊ ...........................................................75

Tính chọn FCU: ...........................................................................................75

ii


5.2

Chọn cassette ...............................................................................................77

5.3

Chọn dàn nóng .............................................................................................82

5.4

Chọn hệ thống split ......................................................................................83

5.5

Sử dụng VRV XPRESS để chọn dàn nóng và dàn lạnh ..............................84

Chương 6

: TÍNH TOÁN TỔN THẤT THƠNG GIĨ...........................................91

6.1

Tính toán lưu lượng .....................................................................................91

6.2

Tính tổn thất áp suất ....................................................................................93

6.3

Chọn quạt .....................................................................................................98

Chương 7
7.1

: TRIỂN KHAI BẢN VẼ BẰNG PHẦN MỀM REVIT MEP 2019 ..100

Giới thiệu quy trình BIM và phần mềm REVIT MEP 2019 .....................100

7.1.1

Quy trình BIM ....................................................................................100

7.1.2

Revit MEP 2019..................................................................................107

7.2 Sử dụng REVIT MEP 2019 triển khai lại bản vẽ hệ thống điều hịa khơng
khí tại “cơng trình xây dựng kho lưu trữ của sở tài ngun và mơi trường”.......108
7.2.1

Xây dựng mơ hình hệ thống điều hịa khơng khí tầng 2 bằng Revit ..115

7.2.2

Trình bày bản vẽ .................................................................................119

7.2.3

Ứng dụng Revit trong xuất khối lượng bản vẽ ...................................122

Chương 8 : ỨNG DỤNG CFD ĐỂ XEM XÉT SỰ PHÂN BỐ VẬN TỐC VÀ
NHIỆT ĐỘ XUNG QUANH CON NGƯỜI TRONG VĂN PHÒNG ...................130
8.1

Giới thiệu ...................................................................................................130

8.2

Giới thiệu về phần mềm Ansys .................................................................131

8.2.1

Lịch sử hình thành ..............................................................................131

8.2.2

Mục đích và phạm vi ứng dụng ..........................................................131

8.3

Mô tả bài toán ............................................................................................133

8.4

Chia lưới ....................................................................................................134

8.5

Mơ hình số .................................................................................................134

8.6

Điều kiện biên ............................................................................................137

8.7

Kết quả .......................................................................................................138

8.7.1

Đánh giá sự hội tụ của bài toán...........................................................138

8.7.2

Đánh giá vùng nhiệt độ xung quanh con người ..................................141

8.7.3

Đánh giá vùng vân tốc khơng khí chuyển động quanh người ............145

8.7.4

Đánh giá nhiệt độ bề mặt người ..........................................................149
iii


8.8

Kết luận......................................................................................................152

KẾT LUẬN .............................................................................................................153
TÀI LIỆU THAM KHẢO .......................................................................................155
PHỤ LỤC 1 .............................................................................................................157
PHỤ LỤC 2 .............................................................................................................174

iv


DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT VÀ KÝ HIỆU
1. ACH: Air Change per Hour
2. AHU: Air Handling Unit
3. BIM: Building Information Modeling
4. ĐHKK: Điều hịa khơng khí
5. FCU: Fan Coil Unit
6. MAU: Make Up Air Unit
7. TCVN: Tiêu chuẩn Việt Nam
8. BF: Hệ số đi vòng (BF)
9. ESHF: Hệ số nhiệt hiện hiệu dụng (hef)
10. GSHF: Hệ số nhiệt hiện tổng (ht)
11. RSHF: Hệ số nhiệt hiện phòng (hf)
12. SHF: Hệ số nhiệt hiện (h)
13. CFD: Computational Fluid Dynamics

14. RANS: Reynolds Average Navier – Stokes Equations

v


DANH MỤC CÁC HÌNH
Hình 1.1. Hệ thống Water Chiller ...............................................................................4
Hình 1.2. Hệ thống VRV.............................................................................................5
Hình 2.1: Phối cảnh tổng thể của cơng trình ...............................................................8
Hình 3.1: Sơ đồ tính tổn thất nhiệt theo phương pháp Carrier..................................13
Hình 4.1: Điểm gốc G ( t = 240C,  = 50%) và thang chia hệ số nhiệt hiện ...........57
Hình 4.2: Hệ số nhiệt hiện tổng GSHF (εht) và sự biến đổi khơng khí HV trong dàn
lạnh ............................................................................................................................61
Hình 4.3: Sơ đồ t̀n hồn khơng khí một cấp với các hệ số nhiệt hiện, hệ số đi vòng
và quan hệ qua lại với các điểm H, T,O,S. ................................................................68
Hình 4.4: Sơ đồ t̀n hồn khơng khí một cấp với các hệ số nhiệt hiện, hệ số đi vòng
và quan hệ qua lại với các điểm H, T, O, S...............................................................69
Hình 4.5: Hình ảnh của đồ thị Psychrometric Chart. Xác định các điểm trạng thái trên
ẩm đồ cho khu vực trưng bày triễn lãm (Hình ảnh được vẽ bằng AutoCad trên đồ thị
Psychrometric Chart của Carrier)..............................................................................70
Hình 4.6: Hình ảnh của đồ thị Psychrometric Chart .................................................73
Hình 5.1: Catalogue FCU của Dailkin ......................................................................76
Hình 5.2: Catalogue FCU của Dailkin (Tiếp theo) ...................................................76
Hình 5.3: Hướng gió thổi ra của cassette ..................................................................78
Hình 5.4: Phịng giải trí sử dụng điều hịa hai hướng thổi ........................................78
Hình 5.5: Catalogue Cassette âm trần đa hướng thổi Dailkin...................................79
Hình 5.6: Catalogue dàn nóng của Dailkin ...............................................................82
Hình 5.7: Catalogue sky air của Dailkin ...................................................................83
Hình 5.8: Sơ đồ nối ống gas của thiết bị trên phần mềm XPRESS ..........................84
Hình 6.1: Phân chia các điểm nút trên tuyến cấp gió tươi khu vực hành chính tầng 2

...................................................................................................................................94
Hình 6.2: Chiều dài các đoạn cần tính trên mặt bằng tầng 2 ....................................95
Hình 6.3: Tính chọn quạt từ phần mềm Fantech .......................................................99
Hình 7.1. Quy trình BIM trong vịng đời cơng trình ...............................................101
Hình 7.2: Ứng dụng BIM trong thi cơng kết cấu tịa nhà Landmark 81 .................105
Hình 7.3: Ứng dụng BIM trong thi cơng đỉnh tháp tịa nhà. ...................................106
Hình 7.4: Ứng dụng BIM trong thi công kết cấu thép. ...........................................106
Hình 7.5: Cơng trình triển khai hệ thống ĐHKK bằng Revit MEP ........................108
Hình 7.6: Giao diện của Revit 2019 khi khởi động. ...............................................109
Hình 7.7: Giao diện làm việc của Revit 2019 .........................................................109
Hình 7.8: Thanh Ribbon ..........................................................................................110
Hình 7.9: Thanh Properties khi khơng click chọn đối tượng duct ..........................111
Hình 7.10: Thanh Properties khi khơng click chọn đối tượng ................................111
Hình 7.11: Hộp thoại Type Properties ....................................................................112
Hình 7.12: Thanh Project Browser..........................................................................113
vi


Hình 7.13: Cửa sổ Browser Organization. ..............................................................114
Hình 7.14: Vùng làm việc .......................................................................................114
Hình 7.15: Thanh Quick Access .............................................................................114
Hình 7.16: Thanh View Control..............................................................................115
Hình 7.17: Bản vẽ điều hịa thơng gió tầng 02 của tịa nhà khi vẽ xong qua Revit.
.................................................................................................................................116
Hình 7.18: View 3D kèm theo của hệ điều hịa thơng gió tầng 02 của tịa nhà ......117
Hình 7.19: Bản vẽ Chiller tầng 05 của tịa nhà khi vẽ xong qua Revit ...................117
Hình 7.20: Bảng Interference Check .......................................................................119
Hình 7.21: Mặt bằng bố trí hệ thống điều hịa, thơng gió tầng 02 ..........................120
Hình 7.22: Khơng gian 3 chiều của phịng máy chiller và cụm dàn nóng VRV ....121
Hình 7.23: Khơng gian 3 chiều của thiết bị tách ẩm ...............................................121

Hình 7.24: Bảng New Schedule ..............................................................................122
Hình 7.25: Bảng Schedule Properties .....................................................................123
Hình 7.26: Bảng thống kế khối lượng ống gió tồn bộ tịa nhà. .............................123
Hình 7.27: Bảng Schedule Properties .....................................................................124
Hình 7.28: Bảng thống kê có tính tổng khối lượng ống gió của tịa nhà ................124
Hình 7.29: Bảng thống kê khối lượng ống gió theo từng tầng của tịa nhà ............125
Hình 7.30: Bảng Schedule Properties .....................................................................126
Hình 7.31: Bảng thống kê khối lượng ống gió tầng 02 của tịa nhà .......................126
Hình 7.32: Bảng thống kê khối lượng ống chiller của tịa nhà. ..............................127
Hình 7.33: Bảng thống kê khối lượng phụ kiện ống chiller tịa nhà .......................128
Hình 7.34: Bảng thống kê khối lượng thiết bị của tịa nhà .....................................128
Hình 7.35: Bảng thống kê khối lượng phụ kiện ống gió của tịa nhà .....................129
Hình 8.1: Sự kết hợp giữa lý thuyết thử nghiệm và mơ hình số .............................131
Hình 8.2: Mơ phỏng dòng chảy bao các phương tiện xe tải và máy bay ................132
Hình 8.3: Ứng dụng trong thiết kế hệ thống HVAC ...............................................132
Hình 8.4: Mơ hình bài tốn .....................................................................................133
Hình 8.5: Lưới Poly – hexcore ................................................................................134
Hình 8.6: Dao động biến đổi giá trị vận tốc trung bình trong phịng ......................138
Hình 8.7: Dao động biến đổi giá trị nhiệt độ trung bình trong phịng ....................138
Hình 8.8: Lưu lượng khơng khí lạnh cấp vào của Cassette ....................................139
Hình 8.9: Dao động biến đổi giá trị nhiệt độ trung bình trên bề mặt của người .....139
Hình 8.10: Dao động biến đổi giá trị tính tốn của các phương trình.....................140
Hình 8.11: Mặt cắt nhiệt độ trên sàn 50mm theo hướng ZX ..................................141
Hình 8.12: Mặt cắt nhiệt độ trên sàn 500mm theo hướng ZX ................................141
Hình 8.13: Mặt cắt nhiệt độ trên sàn 1000mm theo hướng ZX ..............................142
Hình 8.14: Mặt cắt nhiệt độ trên sàn 1500mm theo hướng ZX ..............................142
Hình 8.15: Mặt cắt nhiệt độ trên sàn 2000mm theo hướng ZX ..............................143
Hình 8.16: Mặt cắt nhiệt độ theo hướng YZ ...........................................................144
vii

Hình 8.17: Vận tốc khơng khí lạnh xung quanh người ở lưu lượng thấp của Casstte
theo hướng YZ ........................................................................................................145
Hình 8.18: Vận tốc khơng khí lạnh xung quanh người ở lưu lượng trung bình .....145
Hình 8.19: Vận tốc khơng khí lạnh xung quanh người ở lưu lượng cao của Casstte
theo hướng YZ ........................................................................................................146
Hình 8.20: Mặt cắt vận tốc xung quanh người theo hướng YZ ..............................146
Hình 8.21: Mặt cắt vận tốc khơng khí lạnh đi ra khỏi Cassette hướng YZ ............147
Hình 8.22: Bảng tiêu chuẩn tiêu chí thiết kế chung ................................................148
Hình 8.23: Nhiệt độ bề mặt người ở lưu lượng thấp ...............................................149
Hình 8.24: Nhiệt độ bề mặt người ở lưu lượng trung bình .....................................150
Hình 8.25: Nhiệt độ bề mặt của người ở lưu lượng cao..........................................151
Hình 8.26: Nhiệt độ con người ở mức nóng, bình thường, lạnh .............................152

viii


DANH MỤC CÁC BẢNG
Bảng 2.1: Thống kê thơng tin phịng...........................................................................9
Bảng 2.2: Thông số của vật liệu ................................................................................11
Bảng 2.3: Thông số nhiệt độ môi trường ..................................................................12
Bảng 2.4: Thông số nhiệt độ yêu cầu ........................................................................12
Bảng 2.5: Mật độ người ............................................................................................12
Bảng 3.1: Hệ số ảnh hưởng của kính, tra bảng 4,3 tài liệu [1] chọn loại kính cơ bản
...................................................................................................................................15
Bảng 3.2: Hệ số mặt trời ảnh hưởng tới kính cơ bản và rèm che (Tra bảng 4, tài liệu
[1] chọn loại màn che brella trắng kiểu Hà Lan) ......................................................16
Bảng 3.3: Nhiệt bức xạ mặt trời qua kính vào phịng ...............................................16
Bảng 3.4: Hệ số tác dụng tức thời qua kính vào phịng ...........................................17
Bảng 3.5: Nhiệt hiện bức xạ qua kính ......................................................................19

Bảng 3.6: Tính tốn nhiện hiện truyền qua mái bằng bức xạ ...................................22
Bảng 3.7: Nhiệt truyền qua tường ............................................................................24
Bảng 3.8: Nhiệt truyền qua cửa ra vào .....................................................................28
Bảng 3.9: Nhiệt truyền qua cửa sổ ............................................................................29
Bảng 3.10: Nhiệt hiện truyền qua vách Q22 ..............................................................30
Bảng 3.11: Nhiệt hiện truyền qua nền Q23 ................................................................32
Bảng 3.12: Nhiệt hiện tỏa do đèn chiếu sáng ............................................................34
Bảng 3.13: Công suất của các thiết bị: ......................................................................35
Bảng 3.14: Nhiệt hiện tỏa do máy móc Q32 ..............................................................36
Bảng 3.15: Số liệu mật độ người theo thiết kế ..........................................................39
Bảng 3.16: Nhiệt hiện và nhiệt ẩn tỏa do người tỏa Q4 ............................................40
Bảng 3.17: Nhiệt hiện và ẩn do gió tươi mang vào QN .............................................43
Bảng 3.18: Nhiệt hiện và ẩn gió rị lọt Q5 .................................................................46
Bảng 3.19: Ẩm thừa các khu vực ..............................................................................50
Bảng 4.1: Hệ số nhiệt hiện RSHF ( εhf ) ...................................................................58
Bảng 4.2: Hệ số nhiệt hiện tổng GSHF (εht) .............................................................62
Bảng 4.3: Hệ số nhiệt hiện hiểu dụng .......................................................................66
Bảng 4.4: Thông số trạng thái của các điểm khu vực trưng bày triễn lãm tầng 1 ....71
Bảng 4.5: Thông số trạng thái của các điểm của phịng hành chính 1 tầng 1 ...........73
Bảng 5.1: Danh sách khối lượng FCU ......................................................................77
Bảng 5.2: Khối lượng cassette chọn..........................................................................79
Bảng 5.3: Khối lượng dàn nóng ................................................................................82
Bảng 5.4: Bảng khối lượng Sky Air ..........................................................................83
Bảng 5.5: Thông số thiết kế của tầng 1 .....................................................................86
Bảng 6.1: Lưu lượng gió tươi cấp cho từng phòng ...................................................92
Bảng 6.2: So sánh lưu lượng tính toán và lưu lượng thiết kế ...................................93
ix


Bảng 6.3: Bảng tính tổn thất qua các cút ..................................................................96

Bảng 6.4: Bảng tính vận tốc ống theo thiết kế ..........................................................97
Bảng 6.5: Bảng tính tổn thất cục bộ qua thu .............................................................97
Bảng 6.6: Thơng gió quạt cấp gió tươi.....................................................................99

x


LỜI CẢM ƠN
Chúng em xin gửi lời cảm ơn chân thành tới TS. Nguyễn Xuân Viên người đã
tận tình giúp đỡ, hướng dẫn, quan tâm, động viên và tạo mọi điều kiện tốt nhất cho
chúng em trong suốt quá trình hồn thành đồ án tốt nghiệp: ‘‘TÍNH TOÁN, KIỂM
TRA, MƠ PHỎNG VÀ THIẾT KẾ LẠI HỆ THỐNG ĐIỀU HỊA KHƠNG KHÍ
TỊA NHÀ SỞ TÀI NGUN MƠI TRƯỜNG TỈNH BÌNH DƯƠNG” để chúng em
có thể hoàn thành tốt đồ án.
Chúng em cũng xin gửi lời cảm ơn chân thành đến quý Thầy (Cô) trong Bộ
môn Công Nghệ Kỹ Thuật Nhiệt, Khoa Cơ Khí Động Lực, Trường Đại Học Sự Phạm
Kỹ Thuật Thành Phố Hồ Chí Minh đã giúp đỡ chúng em có một nền kiến thức cơ bản
để vận dụng vào việc hồn thành tốt đề tài tốt nghiệp.
Trong q trình thực hiện đồ án chúng em đã trình bày một cách trọn vẹn nhất.
Tuy nhiên do khả năng chúng em cịn nhiều hạn chế nên khơng tránh khỏi những
thiếu sót, chúng em kính mong sự đóng góp ý kiến và chỉ bảo thêm của quý thầy cô.
Cuối cùng em xin cảm ơn các bạn sinh viên cùng chuyên ngành Công nghệ
Kỹ thuật Nhiệt khóa 2016, và các anh (chị) khóa trên đã luôn đồng hành giúp đỡ, hỗ
trợ tinh thần cho chúng em trong suốt quá trình học tập và thực hiện đồ án tốt nghiệp.
Một lần nữa nhóm em xin chân thành cảm ơn!

xi


TĨM TẮT

Đồ án ‘‘TÍNH TOÁN, KIỂM TRA, MƠ PHỎNG VÀ THIẾT KẾ LẠI HỆ
THỐNG ĐIỀU HỊA KHƠNG KHÍ TỊA NHÀ SỞ TÀI NGUN MƠI TRƯỜNG
TỈNH BÌNH DƯƠNG” là đồ án cuối khoá dành cho sinh viên ngành công nghệ kỹ
thuật Nhiệt, Trường ĐH SPKT TPHCM. Đồ án sẽ bao gồm 3 nội dung chính là Tính
toán kiểm tra, dựng lại bằng Revit MEP 2019 hệ thống điều hồ khơng khí tại tịa nhà
và mơ phỏng phân bố vấn tốc và nhiệt độ của khơng khí trong phịng bằng phần mềm
ANSYS
Tính toán kiểm tra là phần kiểm tra lại kiến thức, phương pháp tính toán hệ
thống điều hồ khơng khí. Nội dung tính toán kiểm tra ở đây có nghĩa là trên cơ sở
bản vẽ thiết kế có sẵn chúng em sẻ tính toán lại bằng kiến thức của mình, tham khảo
các tiêu chuẩn về điều hồ khơng khí để tính toán, sau đó kiểm tra và so sánh với thiết
kế ban đầu. Phần này sẻ được trình bày trong các chương 3, 4, 5, 6 của đồ án.
Dựng lại bằng Revit hệ thống điều hồ khơng khí được trình bày ở chương 7
của đồ án. Nhằm kiểm tra việc áp dụng phần mềm Revit MEP 2019 để triển khai bản
vẽ hệ thống điều hồ khơng khí, thơng gió cơ khí. Để trình bày một cách trọn vẹn và
đầy đủ nhất ở đây chúng em sẻ dựa vào chính bản vẽ thiết kế gốc và xây dựng mơ
hình hệ thống điều hồ khơng khí.
Mơ phỏng phân bố vấn tốc và nhiệt độ của khơng khí trong phịng bằng phần
mềm ANSYS là phần cuối của đồ án. Với bài toán này đặt ra ba trường hợp giữa trên
ba lưu lượng gió khác nhau của dàn lạnh để xem xét lưu lượng nào làm việc phân bố
nhiệt tốt hơn và qua đó kiếm tra công suất dàn lạnh theo thiết kế có đủ cơng suất làm
mát phịng làm việc. Phần này được trình bày trong chương 8..

xii


CHƯƠNG 1 : GIỚI THIỆU CHUNG
Giới thiệu về điều hòa khơng khí

1.1

Mục đích của hệ thống điều hịa khơng khí (ĐHKK) và thông gió là tạo ra sự
tiện nghi và mơi trường khơng khí trong lành cho người sử dụng cũng như giải nhiệt
cho các thiết bị cơ điện. Tạo ra mơi trường khơng khí trong lành theo các thơng số về
nhiệt độ, độ ẩm, đối lưu khơng khí, lọc bụi và kiểm sốt các chất gây ơ nhiễm là quan
trọng hàng đầu. Song song với các điều trên, việc lắp đặt hệ thống ĐHKK phải đảm
bảo không tạo ra độ ồn và rung động lớn bên trong tòa nhà. Đặc biệt chú ý đến việc
kiểm soát độ ồn và rung động của hệ thống ĐHKK và những khu vực yêu cầu độ ồn
thấp.
Hệ thống ĐHKK sẽ được cung cấp đến các khu vực sau: văn phòng, cửa hàng,
dịch vụ cơng cộng.... Hệ thống thơng gió sẽ được cung cấp đến các khu vực sau: tầng
hầm, nhà vệ sinh, bếp, phòng kỹ thuật... Hệ thống ĐHKK tại khu vực văn phịng sử
dụng máy lạnh trung tâm sẽ được kiểm sốt nhiệt độ bằng bộ cảm biến nhiệt độ đặt
tại khu vực đó, trong khi hệ thống máy lạnh dạng hai mảnh sẽ được sử dụng cho
phòng riêng biệt như phòng bảo vệ, khu căn hộ,... Tại đây nhiệt độ được điều khiển
bằng remote từ xa hoặc có dây.
1.2 Ý nghĩa của điều hồ khơng khí
Phát triển kinh tế ln gắn liền với sự phát triển của khoa học kỹ thuật. Ngày
nay kỹ thuật điều hồ khơng khí liên tục phát triển để đáp ứng yêu cầu cuộc sống của
con người trong sinh hoạt cũng như trong sản xuất.
Các thông số cơ bản của mơi trường có ảnh hưởng đến quá trình trao đổi nhiệt
giữa mơi trường và con người là:
-

Nhiệt độ của khơng khí.

-

Độ ẩm tương đối của khơng khí.

-

Tốc độ chuyển động của dịng khơng khí.

-

Nồng độ các chất độc hại trong mơi trường khơng khí.
1


1.3 Ảnh hưởng của môi trường đến con người
1.3.1 Ảnh hưởng của nhiệt độ.
Nhiệt độ bên trong cơ thể của con người luôn ổn định ở 37 oC. Trong suốt q
trình vận động và làm việc con người ln thải một lượng nhiệt lượng nhất định vào
mơi trường khơng khí xung quanh. Lượng nhiệt này trùn vào khơng khí bằng đối
lưu, bức xạ. Do vậy khi nhiệt độ khơng khí của môi trường xung quanh thay đổi sẽ
ảnh hưởng đến quá trình truyền nhiệt từ cơ thể con người vào môi trường. Khi nhiệt
độ môi trường quá cao hoặc quá thấp sẽ gây ra cảm giác khó chịu cho con người và
ảnh hưởng đến sinh hoạt, lao động của con người.
Điều hồ khơng khí có thể khắc phục được điều này, đối với từng trường hợp
cụ thể hệ thống điều hồ khơng khí là phương tiện có thể tạo ra mơi trường có nhiệt
độ từ 240C dến 28oC là mơi trường tiện nghi, thoải mái cho các hoạt động của con
người.
1.3.2 Ảnh hưởng của độ ẩm tương đối.
Độ ẩm tương đối của khơng khí là yếu tố quyết định tới mức độ bay hơi, thoát
ẩm từ cơ thể con người ra mơi trường (dưới hình thức đổ mồ hơi).
Nếu độ ẩm tương đối của mơi trường khơng khí xung quanh giảm xuống lượng
ẩm thoát ra từ cơ thể con người dễ dàng bay hơi vào khơng khí, điều này có nghĩa là
cơ thể thải nhiệt ra mơi trường khơng khí xung quanh nhiều hơn. Trái lại nếu độ ẩm
tương đối lớn q sẽ hạn chế q trình thốt ẩm của cơ thể, mồ hôi toát ra, bay hơi

kém sẽ bám lại trên da gây cảm giác khó chịu. Thơng thường khi nhiệt độ ở vào
khoảng 24oC đến 27oC, để con người có cảm giác thoải mái dễ chịu thì độ ẩm tương
đối của khơng khí vào khoảng 60% đến 65%.

2


1.3.3 Ảnh hưởng của nồng độ các chất độc hại.
Không gian điều hồ khơng khí là một khơng gian tương đối kín, trong đó con
người có thể sống hay lao động sản xuất.
Ngồi sự ơ nhiễm do các yếu tố khách quan như bụi bặm, các chất độc hại có
sẵn trong khơng khí con người và các hoạt động của mình cũng là một trong những
nguyên nhân chủ yếu gây ra sự ơ nhiễm khơng khí trong khơng gian cần điều hồ.
Những ngun nhân gây ơ nhiễm do con người tạo ra: Do hô hấp, do hút thuốc lá, do
những loại mùi khác nhau toả ra từ cơ thể con người phát sinh trong quá trình sinh
hoạt, sản suất... Đây cũng chính là nguyên nhân, nguồn gốc làm giảm lượng O2 , gia
tăng lượng CO2 gây ra cho con người một cảm giác ngột ngạt, khó chịu.
1.4 Một số hệ thống điều hồ khơng khí phổ biến
1.4.1 Hệ thống điều hòa trung tâm giải nhiệt bằng nước (Water Chiller)
Dùng máy lạnh trung tâm (Chiller) đặt tại gian máy cung cấp nước lạnh cho
tồn cơng trình bằng hệ thống bơm nước lạnh tới các AHU, FCU. Phương án điều
hịa khơng khí trung tâm còn bao gồm rất nhiều loại khác nhau:
-

Điều hoà trung tâm với chất tải lạnh nước: Máy lạnh trung tâm chỉ sản xuất ra
nước lạnh và cung cấp tới các thiết bị trao đổi nhiệt đặt tại các phịng bằng hệ
thống bơm.

-

Điều hồ trung tâm với chất tải lạnh khơng khí: Máy lạnh trung tâm sản xuất ra
khơng khí lạnh cung cấp tới các phịng chức năng bằng hệ thống đường ống gió.
Ngồi ra điều hồ khơng khí trung tâm còn được phân loại theo hai cách giải

nhiệt cho máy lạnh chính: giải nhiệt bằng nước và giải nhiệt bằng khơng khí.
 Ưu điểm:
-

Tiết kiệm năng lượng

-

Thích hợp với các cơng trình có hệ số sử dụng đồng thời lớn, mặt bằng cần
điều hoà rộng, nhiệt độ điều hịa cần xuống thấp.

-

Đảm bảo được các thơng số về nhiệt độ, độ ẩm, khí sạch.
3


-

Đáp ứng đầy đủ các yêu cầu về tiện nghi nhiệt cho con người: nhiệt độ, lưu
lượng gió tươi...

-

Hệ thống điều khiển công suất lạnh linh hoạt nhờ bảng điều khiển đặt tại từng
phịng.

-

Với các cơng trình, khi thết kế kiến trúc, đã bố trí các khu vực đặt máy, sẽ
khơng gây ảnh hưởng xấu tới kiến trúc cơng trình.

 Nhược điểm:
-

Phải có không gian đặt các thiết bị: máy lạnh trung tâm, bơm nước lạnh...

-

Giá thành đầu tư ban đầu khá lớn.

-

Hệ thống lớn tương đối cồng kềnh, cần khoảng không gian trên trần giả nhiều
để đi ống.

-

Không phù hợp đối với cơng trình có tần suất hoạt động khơng liên tục

Hình 1.1. Hệ thống Water Chiller
(Nguồn: Internet)
1.4.2 Hệ thống điều hòa VRV (Variable Refrigerant Volume):
Về cấu tạo hệ thống VRV giống như máy loại tách rời nghĩa là gồm hai mảng:
mảng ngoài trời và mảng trong nhà, gồm nhiều khối trong có dàn bay hơi và quạt. Sự
4

khác nhau giữa VRV và tách rời là với VRV chiều dài và chiều cao giữa khối ngoài
trời và trong nhà cho phép rất lớn (khoảng 100m chiều dài và 50m chiều cao), chiều
cao giữa các khối trong nhà có thể tới 15m. Vì vậy khối ngồi trời có thể đặt trên nóc
nhà cao tầng để tiết kiệm khơng gian và điều kiện làm mát dàn ngưng bằng khơng
khí tốt hơn.

Hình 1.2. Hệ thống VRV
(Nguồn: Internet)
 Ưu điểm:
-

Khả năng lớn trong việc thay đổi công suất lạnh bằng cách thay đổi tần số điện
cấp cho máy nén, nên tốc độ quay của máy nén thay đổi và lưu lượng môi chất
lạnh cũng thay đổi.

-

Tiết kiệm được hệ thống đường ống.

-

Tiết kiệm được nhân lực và thời gian thi công lắp đặt so với hệ thống Water
chiller.

-

Khả năng tiết kiệm năng lượng cao vì được trang bị máy nén biến tần và khả
năng điều chỉnh năng suất lạnh gần như vô cấp.

-

Tiết kiệm chi phí vận hành: hệ VRV khơng cần nhân công vận hành trong khi
hệ chiller cần đội ngũ vận hành chuyên nghiệp.

5


-

Khả năng tự động hố cao vì thiết bị đơn giản.

-

Khả năng sửa chữa bảo dưỡng rất năng động và nhanh chóng nhờ thiết bị
chuẩn đoán đã được lập trình và cài đặt sẵn trong máy.

 Nhược điểm:
-

Giá thành hệ thống ĐHKK VRV còn khá cao, do được đánh giá là một trong
những hệ thống thiết bị "thông minh vận hành tối ưu nhất trong các hệ thống
ĐHKK trung tâm’’.

-

Chưa có máy ở dải công suất cao để lựa chọn.

1.5

Giới thiệu hệ thống điều hịa khơng khí tại cơng trình văn phịng và kho
lưu trữ tài liệu tại Bình Dương.
Cơng trình quy mơ 9 tầng với tầng 1 đến tầng 3 là khu văn phòng và triễn lãm.
Còn tầng 4 đến tầng 8 là kho bảo quản cất giữ và lưu trữ tài liệu và tầng 9 là sân
thượng.
Các hệ thống lạnh của tòa nhà văn phòng và kho lưu trữ tài liệu này được thiết
kế theo giai đoạn 1 như sau:
-

Từ tầng 1-3: Sử dụng hệ thống VRV và Sky Air cho phịng kỹ thuật với cơng
suất mỗi giàn nóng là 60HP cho mỗi tầng.
Phạm vi đề tài

1.6

Trong vịng 3 tháng đồ án tốt nghiệp sẽ hoàn thành những nhiệm vụ sau:
-

Tính tốn hệ thống điều hịa khơng khí, tính tốn tải lạnh giai đoạn 1 cho các
khu vực từ tầng 1 đến tầng 3.

-

Thành lập sơ đồ điều hịa khơng khí phù hợp với điều kiện của dự án: Kiểm
tra điều kiện tiêu chuẩn vệ sinh và tính lưu lương khơng khí.

-

Kiểm tra và tính chọn các thiết bị chính: Chọn dàn nóng VRV, FCU,
CASSETTES, …

-

Tính tốn thêm thơng gió khu vực phịng hành chính

-

Triển khai bản vẽ bằng REVIT và bốc khối lượng
6


-

Mô phỏng phân bố vấn tốc và nhiệt độ của khơng khí trong phịng bằng phần
mềm ANSYS.

7


CHƯƠNG 2 : THƠNG SỐ TÍNH TỐN VÀ KIỂM
TRA
2.1 Tổng quan về cơng trình
-

Quy mơ dự án

Hình 2.1: Phối cảnh tổng thể của cơng trình
 Tên dự án: Tịa nhà văn phòng và kho lưu trữ tài liệu
 Chủ đầu tư: Sở tài ngun mơi trường tỉnh Bình Dương
 Nhà thầu xây dựng: Tập đồn Becamax Bình Dương

 Vị trí dự án: Đường Tạo Lực 6, Định Hòa, Phú Mỹ, Thành phố Thủ Dầu Một,
Tỉnh Bình Dương
 Diện tích: 2950m2
 Cơng ty tư vấn thiết kế: Tập đồn Becamax Bình Dương
Cơng trình tịa nhà Sở Tài Ngun và Mơi Trường tỉnh Bình Dương với diện tích
2950 m2. Giai đoạn 1 của dự án xây dựng tầng 1 đến tầng 3 với tổng diện tích
sàn mỗi tầng 1000 m2.
Cơng trình có các đặc điểm về thơng số khí hậu như sau:
•

Nhiệt độ trung bình tháng nóng nhất: 36oC

•

Độ ẩm tương đối: 70%
8


-

Theo công năng của từng không gian có thể chia tịa nhà như sau:
•

Khu văn phịng làm việc: Từ tầng 01 đến tầng 03

•

Khu lưu trữ tài liêu: Từ tầng 04 đến tầng 08

•

Khu vực sân thượng: Tầng 09

2.2 Thống kê thơng tin phịng dựa theo bản vẽ thiết kế giai đoạn 1
Dữ liệu phịng bao gồm các thơng tin, số liệu phục vụ cho quá trình tính toán
ở các chương sau được thống kê dựa trên bản vẽ kiến trúc của tòa nhà. Trong giai
đoạn ban đầu hệ thống điều hồ khơng khí thiết kế cho các khơng gian phòng ở tầng
1, tầng 2 và tầng 3.
Dựa trên bản vẽ kiến trúc và phạm vi công việc của đồ án, chúng em liệt kê
dữ liệu cho danh sách phòng, khơng gian như sau:
-

Khu vực tính toán tải lạnh: Bao gồm khu vực phòng triển lãm, phòng chiếu phim
và các khu vực khác ở tầng 1 – 3.

-

Các khu vực tính toán tải lạnh sẽ tính toán cần bằng nhiệt dựa theo phương pháp
Carier và thành lập sơ đồ điều hồ khơng khí.

-

Khu vực tính thơng gió cơ khí: Hệ thống cấp gió tươi của khu vực hành chính
tầng 2
Bảng thống kê sau đây thống kê đầy đủ các thông tin về các khơng gian mà

chúng em tính toán kiểm tra trong đồ án này:
Bảng 2.1: Thống kê thông tin phịng
Diện tích sàn Chiều cao Thể tích phịng
Tầng

1

Tên phịng

m2

m

m3

WC1

7

4,2

29,4

WC2

9

4,2

37,8

WC3

6

4,2

25,2

Phịng hành chính 1

35

4,2

147

Phịng đệm cầu thang

35

4,2

147

9


2

Phịng hành chính 2

26

4,2

109,2

Phịng hành chính 3

39

4,2

163,8

Phịng hành chính 4

47

4,2

197,4

WC nam

12

4,2

50,4

WC nữ

7

4,2

29,4

Phòng kỹ thuật

25

4,2

105

Sảnh chung

180

4,2

756

Nghiệp vụ

97

4,2

407,4

Khu trưng bày triển lãm

414

4,2

1739

WC1

7

3,6

25,2

WC2

9

3,6

32,4

WC3

6

3,6

21,6

Phòng hành chính 1

35

3,6

126

Phịng hành chính 2

26

3,6

93,6

Phịng hành chính 3

39

3,6

140,4

Phịng hành chính 4

38

3,6

136,8

WC nam

12

3,6

43,2

WC nữ

7

3,6

25,2

Phịng kỹ thuật

30

3,6

108

Sảnh chung

180

3,6

648

Nghiệp vụ

107

3,6

385,2

Khu vực trưng bày hội thảo

414

3,6

1490,4

WC1

7

3,6

25,2

WC2

9

3,6

32,4

WC3

6

3,6

21,6

Phịng hành chính

35

3,6

126

3

10


Nghiệp vụ 1

26

3,6

93,6

Nghiệp vụ 2

39

3,6

140,4

Nghiệp vụ 3

38

3,6

136,8

WC nam

12

3,6

43,2

WC nữ

7

3,6

25,2

Phòng kỹ thuật

30

3,6

108

Sảnh chung

180

3,6

648

Phòng đọc chung

322

3,6

1159,2

Kho triển lãm

32

3,6

115,2

Quản lý khu đọc

30

3,6

108

P.Đọc đặc biệt

31

3,6

111,6

Nghiệp vụ 4

107

3,6

385,2

2.3 Chọn các thơng số tính tốn
Bảng 2.2: Thông số của vật liệu
Tên vật liệu

Hệ số truyền nhiệt
(W/m2K)

Tường bao bằng gạch xây 200mm có trát vữa (Bảng 3.4,
Điều hịa khơng khí, Nguyễn Đức Lợi)

k = 1,48 (W/m2K)

Mái bê tơng dày 150mm có lớp vữa dày 25mm (Bảng
8.18, Giáo trình điều hịa khơng khí, Lê Chí Hiệp)

k = 1,59 (W/m2K)

Hệ số truyền nhiệt qua nền sàn bê tông dày 150mm, có
lớp vữa ở trên 25mm và có lát gạch vinyl 3mm (Bảng
4.15, Giáo trình thiết kế hệ thống điều hịa khơng khí,
Nguyễn Đức Lợi)

k = 2,78 (W/m2K)

11

Hệ số truyền nhiệt qua nền sàn bê tông dày 300mm, có
lớp vữa ở trên 25mm và có lát gạch vinyl 3mm (Bảng
4.15, Giáo trình thiết kế hệ thống điều hịa khơng khí,

k = 2,15 (W/m2K)

Nguyễn Đức Lợi)
Kính cơ bản dày 5mm

k = 6,35 (W/m2K)

Bảng 2.3: Thông số nhiệt độ mơi trường ( TCVN-2010)
Nhiệt độ bên
ngồi
(oC)

Độ ẩm
(%)

Nhiệt độ bầu ướt
(oC)

Nhiệt độ đọng
sương
(oC)

36

70

30,5

29.5

Bảng 2.4: Thông số nhiệt độ yêu cầu
Nhiệt độ bên ngoài

Độ ẩm

24 (oC)

60 (%)
Bảng 2.5: Mật độ người (TCVN-2010)

Tên phịng

Mật độ người (Người/m2)

Phịng hành chính, nghiệp vụ

8

Phịng triển lãm

5

Sảnh chung

2

12


CHƯƠNG 3 : TÍNH TỐN TẢI LẠNH
Phương pháp tình toán cân bằng nhiệt cho toán bộ đồ án. Ta sử dụng phương pháp
Carrier. Phương pháp này chỉ khác phương pháp truyền thống ở cách xác định năng
suất lạnh Q0 bằng cách tính riêng tổng nhiệt thừa Qht và nhiệt ẩn thừa Qat của mọi
nguồn nhiệt tỏa và thẩm thấu tác động vào phòng điều hòa:

Q  Q  Q
0

ht

at

Nhiệt tổn thất do bức xạ mặt trời Q1, bao che Q2, nhiệt tỏa Q3 chỉ có nhiệt hiện. Nhiệt
tỏa do người, gió tươi, gió lọt gồm hai thành phần hiện và ẩn:

Hình 3.1: Sơ đồ tính tổn thất nhiệt theo phương pháp Carrier
Đối với một cơng trình khi thiết kế điều cần thiết là phải đủ năng suất lạnh mà
việc quan trọng trước tiên là xác định đúng các thành phần nhiệt gây tác động tới
khơng gian điều hịa.
13