Giáo trình Thiết kế lắp đặt sơ bộ hệ thống điều hòa không khí (Nghề: Kỹ thuật máy lạnh và điều hòa không khí - Cao đẳng) - Trường Cao đẳng nghề Đồng Tháp

UỶ BAN NHÂN DÂN TỈNH ĐỒNG THÁP
TRƯỜNG CAO ĐẲNG NGHỀ ĐỒNG THÁP

GIÁO TRÌNH
M ĐUN: THIẾT KẾ LẮP ĐẶT SƠ BỘ HỆ THỐNG
ĐIỀU HỊA KHƠNG KHÍ
NGÀNH, NGHỀ: KỸ THUẬT MÁY LẠNH và ĐIỀU
HỊA KHƠNG KHÍ
TRÌNH ĐỘ: CAO ĐẲNG
(Ban hành kèm theo Quyết định Số: 257/QĐ-TCĐNĐT ngày 13 tháng 07 năm 2017
của Hiệu trưởng Trường Cao đẳng Nghề Đồng Tháp)

Đồng Tháp, năm 2017



TUYÊN BỐ BẢN QUYỀN
Tài liệu này thuộc loại sách giáo trình nên các nguồn thơng tin có thể được phép
dùng nguyên bản hoặc trích dùng cho các mục đích về đào tạo và tham khảo.
Mọi mục đích khác mang tính lệch lạc hoặc sử dụng với mục đích kinh doanh
thiếu lành mạnh sẽ bị nghiêm cấm.



LỜI GIỚI THIỆU
Các hệ thống máy lạnh và điều hòa khơng khí phục vụ trong đời sống và sản
xuất như: chế biến, bảo quản thực phẩm, bia, rượu, in ấn, điện tử, thông tin, y tế, thể
dục thể thao, du lịch... đang phát huy tác dụng thúc đẩy mạnh mẽ nền kinh tế, đời
sống đi lên.
Giáo trình “Thiết kế lắp đặt sơ bộ hệ thống điều hịa khơng khí’’ được biên soạn
cung cấp các kiến thức về:

Tính tốn xác định phụ tải hệ thống điều hồ khơng khí, Xác định kết cấu hộ
ĐHKK. Tiêu chuẩn vệ sinh an toàn, chọn cấp điều hịa và xác định thơng số tính
tốn trong nhà, ngoài trời. Xác định nhiệt thừa, ẩm thừa. Xây dựng sơ đồ ĐHKK,
biểu diễn q trình xử lý khơng khí trên đồ thị I - d hoặc t - d, xác định cơng suất
lạnh/nhiệt, năng suất gió của hệ thống.
Thiết kế lắp đặt sơ bộ hệ thống điều hoà khơng khí. Chọn máy và thiết bị cho
hệ thống ĐHKK: Máy nén, AHU, FCU, dàn nóng, dàn lạnh, bơm, quạt, tháp giải
nhiệt. Bố trí thiết bị, tính tốn xác định kích thước hệ thống nước, khơng khí. Tính
tốn đường ống, cách nhiệt, cách ẩm đường ống gió, nước lạnh, tính và thiết kế lắp
đặt hệ thống tiêu âm. Tính tốn, thiết kế hệ thống cung cấp điện cho hệ thống ĐHKK.
Giáo trình biên soạn dạy trình độ Cao đẳng, cấu trúc giáo trình gồm có 2 BÀI,
trong thời gian 60 giờ.
Giáo trình được biên soạn khơng thể tránh khỏi thiếu sót. Chúng tơi mong
nhận được ý kiến đóng góp để giáo trình được chỉnh sửa và ngày càng hồn thiện
hơn.
Đồng Tháp, ngày ……tháng …….năm 2017
Tham gia biên soạn
1. Chủ biên: Nguyễn Văn An

I



MỤC LỤC
Trang
LỜI GIỚI THIỆU ....................................................................................................... I
BÀI 1: TÍNH TỐN XÁC ĐỊNH PHỤ TẢI HỆ THỐNG ĐIỀU HỊA KHƠNG
KHÍ ............................................................................................................................ 1
1. XÁC ĐỊNH KẾT CẤU HỘ ĐIỀU HỊA KHƠNG KHÍ ...................................... 1
1.1 Xác định kích thước, kết cấu ngăn che, mặt bằng không gian ĐHKK ........... 1

1.2. Xác định công năng các không gian ĐHKK .................................................. 2
2. TIÊU CHUẨN VỆ SINH AN TỒN, CHỌN CẤP ĐIỀU HỊA VÀ XÁC ĐỊNH
THƠNG SỐ TÍNH TỐN TRONG NHÀ NGỒI TRỜI ....................................... 3
2.1. Tiêu chuẩn vệ sinh an tồn, chọn cấp điều hịa .............................................. 3
2.2. Chọn thơng số tính tốn trong nhà, ngồi trời ............................................. 12
3 . XÁC ĐỊNH NHIỆT THỪA, ẨM THỪA .......................................................... 14
3.1. Phương trình cân bằng nhiệt ........................................................................ 14
3.2. Tính nhiệt thừa QT ........................................................................................ 15
3.3. Tính ẩm thừa WT .......................................................................................... 44
3.4. Kiểm tra đọng sương trên vách: ................................................................... 46
4. XÂY DỰNG SƠ ĐỒ ĐHKK, BIỂU DIỄN Q TRÌNH XỬ LÝ KHƠNG KHÍ
TRÊN ĐỒ THỊ, XÁC ĐỊNH CÔNG SUẤT LẠNH/ NHIỆT, NĂNG SUẤT GIÓ
CỦA HỆ THỐNG: .................................................................................................. 47
4.1. Xây dựng sơ đồ ĐHKK, biểu diễn q trình xử lý khơng khí trên đồ thị ... 47
4.2. Xác định công suất lạnh/nhiệt, năng suất gió của hệ thống: ........................ 64
BÀI 2: THIẾT KẾ LẮP ĐẶT SƠ BỘ HỆ THỐNG ĐIỀU HỊA KHƠNG KHÍ ... 67
1. CHỌN MÁY VÀ THIẾT BỊ CHO HỆ THỐNG ĐHKK: MÁY NÉN, AHU,
FCU, DÀN NÓNG, DÀN LẠNH, BƠM, QUẠT, THÁP GIẢI NHIỆT ................ 67
1.1. Chọn máy lạnh cho hệ thống ĐHKK ........................................................... 67
1.2. Chọn thiết bị xử lý khơng khí, dàn nóng, dàn lạnh: ..................................... 87
1.3. Vẽ sơ đồ hệ thống ĐHKK: ........................................................................... 90


1.4. Chọn bơm, quạt và các thiết bị phụ khác: .................................................... 90
2. BỐ TRÍ THIẾT BỊ, TÍNH TỐN XÁC ĐỊNH KÍCH THƯỚC HỆ THỐNG
NƯỚC, KHƠNG KHÍ: .......................................................................................... 107
2.1. Bố trí máy và các thiết bị của hệ thống ĐHKK: ........................................ 107
2.2. Tính tốn xác định số lượng, đặc tính thiết bị xử lý nước và khơng khí cho
hệ thống ĐHKK: ............................................................................................... 108
3. TÍNH TỐN ĐƯỜNG ỐNG, CÁCH NHIỆT, CÁCH ẨM ĐƯỜNG ỐNG GIĨ,

NƯỚC LẠNH, TÍNH VÀ THIẾT KẾ HỆ THỐNG TIÊU ÂM ........................... 118
3.1. Tính tốn thiết kế đường ống gió, đường ống nước ................................... 118
3.2. Tính tốn cách nhiệt, cách ẩm đường ống gió và đường ống nước lạnh: .. 133
3.3. Tính tốn thiết kế lắp đặt hệ thống tiêu âm: ............................................... 136
TÀI LIỆU THAM KHẢO ..................................................................................... 141


GIÁO TRÌNH MƠN HỌC:
Tên mơn đun: THIẾT KẾ LẮP ĐẶT SƠ BỘ HỆ THỐNG ĐIỀU HỊA
KHƠNG KHÍ
Mã mơn học: MĐ30
Thời gian thực hiện môn học: 60 (Lý thuyết: 28 giờ; Thực hành, thí nghiệm, bài
tập, thảo luận: 24 giờ; Kiểm tra thường xuyên, định kỳ: 04 giờ, ôn thi: 02 giờ;
Thi/kiểm tra kết thúc mơn học: 02 giờ, hình thức: Viết)
Vị trí, tính chất, ý nghĩa và vai trị của mơn học
- Vị trí:
Mơn học này chun mơn được bố trí dạy sau các mơn học kỹ thuật cơ sở, mơn
học chun mơn.
- Tính chất:
Là mơn học chun mơn trang bị cho người học kiến thức nâng cao bổ sung
cho mơ đun Hệ thống điều hịa khơng khí dân dung; Hệ thống điều hịa khơng khí
trung tâm
- Ý nghĩa và vai trị của mơn học:
Là mơn học bắt buộc trong nghề Kỹ thuật máy lạnh và Điều hịa khơng khí,
trang bị những kiến thức, cơng việc tính tốn, thiết kế hệ điều hịa khơng khí giúp
cho học viên khi tốt nghiệp và khi đi làm
Mục tiêu của môn học:
- Về kiến thức:
+ Biết được phương pháp tính tốn tải hệ thống ĐHKK,
+ Thiết lập sơ đồ hệ thống và sơ đồ ngun lý ĐHKK, tính tốn, lựa chọn máy

và thiết bị trang bị cho hệ thống
- Về kỹ năng:
+ Tính sơ bộ được nhiệt thừa, ẩm thừa, xác định được cơng suất lạnh, năng suất
gió của hệ thống;
+ Xác định được số lượng, chủng loại máy và thiết bị.
+ Thiết kế và thể hiện được sơ đồ lắp nối hệ thống.
- Về năng lực tự chủ và trách nhiệm:


Rèn luyện cho người học tư duy logic trong tính tốn, lựa chọn, bảo trì, bảo
dưỡng, sửa chữa hệ thống ĐHKK.
Nội dung của môn học:


BÀI 1: TÍNH TỐN XÁC ĐỊNH PHỤ TẢI HỆ THỐNG ĐIỀU HỊA
KHƠNG KHÍ
Mã BÀI: MĐ 30-01
Giới thiệu:
Việc tính tốn, thiết kế lắp đặt sơ bộ hệ thống điều hịa khơng khí là cơng
việc cần thiết giúp cho chúng ta có thể lựa thể chọn được hệ thống điều hịa thích
hợp, chọn máy và thiết bị của hệ thống đầy đủ, chính xác, đạt hiệu quả kinh tế cao
cả về vốn đầu tư thiết bị cũng như giá vận hành, bảo dưỡng, sửa chữa sau này.
Mục tiêu:
Kiến thức:
- Biết được phương pháp xác định xác định kết cấu căn hộ và phụ tải hệ
thống điều hịa khơng khí
Kỹ năng:
- Xác định kết cấu hộ ĐHKK: Xác định kích thước, kết cấu ngăn che, mặt
bằng không gian ĐHKK.
- Xác định công năng các khơng gian ĐHKK. Tiêu chuẩn vệ sinh an tồn,

chọn cấp điều hịa và xác định thơng số tính tốn trong nhà, ngồi trời.
- Tính nhiệt thừa, ẩm thừa, kiểm tra đọng sương.
- Xây dựng sơ đồ ĐHKK, biểu diễn q trình xử lý khơng khí trên đồ thị Id hoặc t-d, xác định cơng suất lạnh/nhiệt, năng suất gió của hệ thống.
Năng lực tự chủ và trách nhiệm:
- Rèn luyện tính cẩn thận, tỉ mỉ trong học tập và tính tốn.
* Nội dung BÀI:
Nội dung chính:
1. XÁC ĐỊNH KẾT CẤU HỘ ĐIỀU HỊA KHƠNG KHÍ
1.1 Xác định kích thước, kết cấu ngăn che, mặt bằng không gian ĐHKK
Để xác định kích thước, kết cấu ngăn che, mặt bằng khơng gian ĐHKK,
chúng ta cần nêu được một số đặc điểm cơng trình:
- Đặc điểm khí hậu vùng xây dựng cơng trình
- Quy mơ cơng trình, đặc điểm kiến trúc, hướng xây dựng
1


- Tầm quan trọng của điều hịa khơng khí đối với cơng trình, chọn cấp điều
hịa phù hợp.
- Đặc điểm về mặt bằng xây dựng cơng trình với các bản vẽ xây dựng kèm
theo .
- Cảnh quan và môi trường xung quanh (Như vườn hoa, bể bơi, quảng
trường tượng đài, bồn phun nước ...)
- Đặc điểm về mục đích sử dụng: Điều hịa tiện nghi hoặc cơng nghệ.
+ Nếu là điều hịa tiện nghi cần phân tích sâu như nhà ở, khách sạn, văn
phòng, triển làm, hội trường, cơ quan, y tế, bệnh viện, nhà hát, rạp chiếu phim,
nhà hàng ...
+ Nếu là điều hịa cơng nghệ phục vụ cơng nghệ như vải sợi, may mặc, da
giầy, in ấn, vi tính, viễn thơng, bưu điện, chè, thuốc lá ...
- Đặc điểm về trang thiết bị nội thất
- Đặc điểm về các nguồn phát nhiệt như chiếu sáng, động cơ, máy tính, máy

văn phịng, quạt gió, bức xạ ...
- Đặc điểm về cấu trúc bao che và tổn thất nhiệt vào nhà
- Đặc điểm về thay đổi tải lạnh, tải nhiệt của cơng trình như thay đổi số người
trong cơng trình, sử dụng điều hòa cả ngày lẫn đêm hay theo giờ hành chính, hoặc
điều hịa hàng ngày hay chỉ diễn ra khi có hội họp...
- Đặc điểm về vận hành và sử dụng thiết bị điều hòa (Cả năm hay theo mùa,
vận hành toàn bộ hay theo khu vực ...)
Sau khi xác định được các đặc điểm trên của công trình, chúng ta tiến hành
xác định:
- Kích thước khơng gian ĐHKK (dài x rộng x cao )
- Kích thước kết cấu ngăn che (Kích thước tường bao che, cửa sổ, cửa đi,
tường ngăn ... ) ( dài x cao ), ( cao x rộng )
- Kích thước mặt bằng khơng gian ĐHKK (dài x rộng ).
1.2. Xác định công năng các khơng gian ĐHKK
Trong hệ thống điều hịa khơng khí cần đảm bảo tiện nghi, thỏa mãn yêu cầu
vi khí hậu nhưng không được làm ảnh hưởng đến kết cấu xây dựng và trang trí
nội thất bên trong tịa nhà cũng như cảnh quan sân, vườn, bể bơi bên ngoài tòa
2


nhà. Hệ thống điều hịa khơng khí cần đáp ứng các chỉ tiêu cơ bản sau của điều
hòa tiện nghi:
Đảm bảo các thông số nhiệt độ, độ ẩm, độ sạch của khơng khí theo tiêu chuẩn
tiện nghi của TCVN nhưng cần chú ý mở rộng khoảng điều chỉnh nhiệt độ và độ
ẩm ở các phòng đặc biệt dành cho khách quốc tế .
- Lượng khí tươi cần đảm bảo mức tối thiểu là 20 m3/h cho một người .
- Không khí tuần hồn trong nhà phải được thơng thống hợp lý và có quạt
thải trên tum, tránh hiện tượng khơng khí từ các khu vệ sinh lan truyền vào hành
lang và vào phịng. Tránh hiện tượng khơng khí ẩm từ ngồi vào gây hiện tượng
đọng sương trong phịng và trên bề mặt thiết bị.

- Thiết kế các vùng đệm như sảnh và hành lang để tránh sốc nhiệt do chênh
nhiệt độ quá lớn giữa trong và ngoài nhà .
- Hệ thống điều hịa khơng khí cần có khả năng điều chỉnh năng suất lạnh và
sưởi tự động nhằm tiết kiệm chi phí vận hành. Hệ thống lạnh và sưởi trong phịng
tự động ngắt hồn tồn khi khách mang chìa khóa cửa đi ra khỏi phịng. Có thể
kết hợp cả với đèn chiếu sáng và bình nóng lạnh.
- Bố trí hợp lý các hệ thống phụ như lấy gió tươi, xả gió thải, thải nước ngưng
từ các FCU.
- Do tính quan trọng của cơng trình nên cần thiết kế hệ thống sưởi mùa đông.
- Các thiết bị của hệ thống cần có độ tin cậy cao, vận hành đơn giản, đảm
bảo mỹ quan cơng trình .
2. TIÊU CHUẨN VỆ SINH AN TỒN, CHỌN CẤP ĐIỀU HỊA VÀ XÁC
ĐỊNH THƠNG SỐ TÍNH TỐN TRONG NHÀ NGỒI TRỜI
2.1. Tiêu chuẩn vệ sinh an tồn, chọn cấp điều hịa
2.1.1. Nhiệt độ
Nhiệt độ là yếu tố gây cảm giác nóng lạnh đối với con người. Cơ thể con
người có nhiệt độ là tct = 370C. Trong q trình vận động cơ thể con người ln
ln toả ra nhiệt lượng qtỏa. Lượng nhiệt do cơ thể toả ra phụ thuộc vào cường độ
vận động. Để duy trì thân nhiệt cơ thể thường xuyên trao đổi nhiệt với mơi trường.
Sự trao đổi nhiệt đó sẽ biến đổi tương ứng với cường độ vận động. Có 2 hình thức
trao đổi nhiệt với môi trường xung quanh.
- Truyền nhiệt:
Truyền nhiệt từ cơ thể con người vào môi trường xung quanh dưới 3 cách:
3


dẫn nhiệt, đối lưu và bức xạ. Nói chung nhiệt lượng trao đổi theo hình thức truyền
nhiệt phụ thuộc chủ yếu vào độ chênh nhiệt độ giữa cơ thể và môi trường xung
quanh. Lượng nhiệt trao đổi này gọi là nhiệt hiện. Ký hiệu qh
Khi nhiệt độ môi trường tmt nhỏ hơn thân nhiệt, cơ thể truyền nhiệt cho môi

trường, khi nhiệt độ mơi trường lớn hơn thân nhiệt thì cơ thể nhận nhiệt từ môi
trường. Khi nhiệt độ môi trường bé, ∆t = tct - tmt lớn, qh lớn, cơ thể mất nhiều nhiệt
nên có cảm giác lạnh và ngược lại khi nhiệt độ môi trường lớn khả năng thải nhiệt
ra mơi trường giảm nên có cảm giác nóng. Nhiệt hiện qh phụ thuộc vào ∆t = tct - tmt
và tốc độ chuyển động của khơng khí. Khi nhiệt độ mơi trường khơng đổi, tốc độ
khơng khí ổn định thì qh khơng đổi. Nếu cường độ vận động của con người thay
đổi thì lượng nhiệt hiện qh khơng thể cân bằng với lượng nhiệt do cơ thể sinh ra.
Để thải hết nhiệt lượng do cơ thể sinh ra, cần có hình thức trao đổi thứ 2, đó là toả
ẩm.
- Tỏa ẩm:
Ngồi hình thức truyền nhiệt cơ thể cịn trao đổi nhiệt với môi trường xung
quanh thông qua tỏa ẩm. Tỏa ẩm có thể xảy ra trong mọi phạm vi nhiệt độ và khi
nhiệt độ mơi trường càng cao thì cường độ càng lớn. Nhiệt năng của cơ thể được
thải ra ngoài cùng với hơi nước dưới dạng nhiệt ẩn, nên lượng nhiệt này được gọi
là nhiệt ẩn - Ký hiệu qa.
Ngay cả khi nhiệt độ môi trường lớn hơn 370C, cơ thể con người vẫn thải
được nhiệt ra môi trường thơng qua hình thức tỏa ẩm, đó là thốt mồ hơi. Người ta
đã tính được rằng cứ thốt 1 g mồ hơi thì cơ thể thải được một lượng nhiệt xấp xỉ
2500J. Nhiệt độ càng cao, độ ẩm môi trường càng bé thì mức độ thốt mồ hơi càng
nhiều.
Nhiệt ẩn có giá trị càng cao khi hình thức thải nhiệt bằng truyền nhiệt không
thuận lợi.
Tổng nhiệt lượng truyền nhiệt và tỏa ẩm phải đảm bảo luôn luôn bằng lượng
nhiệt do cơ thể sản sinh ra.
Mối quan hệ giữa 2 hình thức phải ln ln đảm bảo:
qtỏa = qh + qa
Đây là một phương trình cân bằng động, giá trị của mỗi một đại lượng trong
phương trình có thể thay đổi tuỳ thuộc vào cường độ vận động, nhiệt độ, độ ẩm,
tốc độ chuyển động của khơng khí mơi trường xung quanh...
4

Nếu vì một lý do gì đó mất cân bằng thì sẽ gây rối loạn và sinh đau ốm
Nhiệt độ thích hợp nhất đối với con người nằm trong khoảng 22 - 270C
Bảng 1.1: Thơng số vi khí hậu tiện nghi ứng với trạng thái lao động
Trạng thái
lao động

Mùa Đông

Mùa Hè
t0 C

,%

V, m/s

t0 C

,%

v, m/s

Nghỉ ngơi

22 - 24

60 - 75

0,1-0,3

24 - 27

60 - 75

0,3-0,5

Lao động nhẹ

22 - 24

60 - 75

0,3-0,5

24 - 27

60 - 75

0,5-0,7

Lao động vừa

20 - 22

60 - 75

0,3-0,5

23 - 26

60 - 75

0,7-1,0

Lao động nặng

18 - 20

60 - 75

0,3-0,5

22 - 25

60 - 75

0,7-1,5

Hình 1.1: Quan hệ giữa nhiệt hiện qh và nhiệt ẩn qâ theo nhiệt độ phịng

Hình trên biểu thị đồ thị vùng tiện nghi của hội lạnh, sưởi ấm, thơng gió và
điều hồ khơng khí của Mỹ giới thiệu. Đồ thị này biểu diễn trên trục toạ độ với
trục tung là nhiệt độ đọng sương ts và trục hoành là nhiệt độ vận hành tv, nhiệt độ
bên trong đồ thị là nhiệt độ hiệu quả tương đương. Nhiệt độ vận hành tv được tính
theo biểu thức sau:

tv =

 dl .tk +  bx .tbx

 dl +  bx

tk, tbx - Nhiệt độ khơng khí và nhiệt độ bức xạ trung bình, 0C;
αđl, αbx - Hệ số toả nhiệt đối lưu và bức xạ, W/m2.K
5


Nhiệt độ hiệu quả tương đương được tính theo cơng thức:
𝑡𝑐 = 0,5 ∙ (𝑡𝑘 + 𝑡ư ) − 1,94 √𝜔𝑘
tư - Nhiệt độ nhiệt kế ướt, 0C;
ωK - Tốc độ chuyển độ của khơng khí, m/s. ωK
2.1.2. Độ ẩm tương đối
Độ ẩm tương đối có ảnh hưởng quyết định tới khả năng thốt mồ hơi vào
trong mơi trường khơng khí xung quanh. Q trình này chỉ có thể tiến hành khi φ
< 100%. Độ ẩm càng thấp thì khả năng thốt mồ hơi càng cao, cơ thể cảm thấy
dễ chịu. Độ ẩm quá cao, hay quá thấp đều không tốt đối với con người.
- Độ ẩm cao:
Khi độ ẩm tăng lên khả năng thốt mồ hơi kém, cơ thể cảm thấy rất nặng
nề, mệt mỏi và dễ gây cảm cúm. Người ta nhận thấy ở một nhiệt độ và tốc độ gió
khơng đổi khi độ ẩm lớn khả năng bốc mồ hôi chậm hoặc không thể bay hơi được,
điều đó làm cho bề mặt da có lớp mồ hơi nhớp nháp.
- Độ ẩm thấp:
Khi độ ẩm thấp mồi hôi sẽ bay hơi nhanh làm da khô, gây nứt nẻ chân tay,
môi ...vv. Như vậy độ ẩm quá thấp cũng khơng tốt cho cơ thể. Độ ẩm thích hợp
đối với cơ thể con người nằm trong khoảng tương đối rộng φ = 50 - 70%.

Hình 1.2: Giới hạn miền mồ hơi trên da

2.1.3. Tốc độ khơng khí
Tốc độ khơng khí xung quanh có ảnh hưởng đến cường độ trao đổi nhiệt và

trao đổi chất (thốt mồ hơi) giữa cơ thể con người với môi trường xung quanh.
Khi tốc độ lớn cường độ trao đổi nhiệt ẩm tăng lên. Vì vậy khi đứng trước gió ta
6


cảm thấy mát và thường da khô hơn nơi yên tĩnh trong cùng điều kiện về độ ẩm
và nhiệt độ.
Khi nhiệt độ khơng khí thấp, tốc độ q lớn thì cơ thể mất nhiệt gây cảm
giác lạnh.
Tốc độ gió thích hợp tùy thuộc vào nhiều yếu tố: nhiệt độ gió, cường độ lao
động, độ ẩm, trạng thái sức khỏe của mỗi người . . .
Trong kỹ thuật điều hịa khơng khí người ta chỉ quan tâm tốc độ gió trong
vùng làm việc, tức là vùng dưới 2m kể từ sàn nhà. Đây là vùng mà một người bất
kỳ khi đứng trong phịng đều lọt thỏm vào trong khu vực đó.

Hình 1.3: Giới hạn vùng làm việc
Bảng1.2: Tốc độ tính tốn của khơng khí trong phịng
Nhiệt độ khơng khí, 0C

Tốc độ ωK , m/s

16 ÷ 20

< 0,25

21 ÷ 23

0,25 ÷ 0,3

24 ÷ 25

0,4 ÷ 0,6

26 ÷ 27

0,7 ÷ 1,0

28 ÷ 30

1,1 ÷ 1,3

> 30

1,3 ÷

Theo TCVN 5687:1992 tốc độ khơng khí bên trong nhà được quy định theo bảng

7


Bảng1.3: Tốc độ khơng khí trong nhà qui định theo TCVN 5687: 1992 (thay thế
TCVN 5687:2010)
Loại vi khí hậu

Mùa Hè

Mùa Đơng

Vi khí hậu tự nhiên

≥ 0,5 m/s

≤ 0,1 m/s

Vi khí hậu nhân tạo

0,3 m/s

0,05 m/s

2.1.4. Nồng độ các chất độc hại
Khi trong khơng khí có các chất độc hại chiếm một tỷ lệ lớn thì nó sẽ có
ảnh hưởng đến sức khỏe con người. Mức độ tác hại của mỗi một chất tùy thuộc
vào bản chất chất khí, nồng độ của nó trong khơng khí, thời gian tiếp xúc của con
người, tình trạng sức khỏe ...vv.
Các chất độc hại bao gồm các chất chủ yếu sau:
- Bụi: Bụi ảnh hưởng đến hệ hô hấp. Tác hại của bụi phụ thuộc vào bản chất
bụi, nồng độ và kích thước của nó. Kích thước càng nhỏ thì càng có hại vì nó tồn
tại trong khơng khí lâu và khả năng thâm nhập vào cơ thể sâu hơn và rất khó khử
bụi. Hạt bụi lớn thì khả năng khử dễ dàng hơn nên ít ảnh hưởng đến con người.
Bụi có 2 nguồn gốc hữu cơ và vơ cơ.
- Khí CO2, SO2: Các khí này khơng độc, nhưng khi nồng độ của chúng lớn
thì sẽ làm giảm nồng độ O2 trong khơng khí, gây nên cảm giác mệt mỏi. Khi nồng
độ quá lớn có thể dẫn đến ngạt thở.
- Các chất độ hại khác: Trong q trình sản xuất và sinh hoạt trong khơng
khí có thể có lẫn các chất độc hại như NH2, Clo . . vv là những chất rất có hại đến
sức khỏe con người. Cho tới nay khơng có tiêu chuẩn chung để đánh giá mức độ
ảnh hưởng tổng hợp của các chất độc hại trong khơng khí.
Tuy các chất độc hại có nhiều nhưng trên thực tế trong các cơng trình dân
dụng chất độc hại phổ biến nhất đó là khí CO2 do con người thải ra trong quá trình

hơ hấp. Vì thế trong kỹ thuật điều hồ người ta chủ yếu quan tâm đến nồng độ
CO2. Để đánh giá mức độ ô nhiểm người ta dựa vào nồng độ CO2 có trong khơng
khí.
Bảng 1.4 trình bày mức độ ảnh hưởng của nồng độ CO2 trong khơng khí.
Theo bảng này khi nồng độ CO2 trong khơng khí chiếm 0,5% theo thể tích là gây
nguy hiểm cho con người. Nồng độ cho phép trong khơng khí là 0,15% theo thể
tích.
8


Bảng 1.4: Ảnh hưởng của nồng độ CO2 trong không khí
Nồng độ CO2

Mức độ ảnh hưởng

% thể tích
0,07

- Chấp nhận được ngay cả khi có nhiều người trong phịng

0,10

- Nồng độ cho phép trong trường hợp thông thường

0,15

- Nồng độ cho phép khi dùng tính tốn thơng gió

0,20 - 0,50

- Tương đối nguy hiểm

> 0,50

- Nguy hiểm

4÷5

- Hệ thần kinh bị kích thích gây ra thở sâu và nhịp thở gia tăng. Nếu
hít thở trong mơi trường này kéo dài thì có thể gây ra nguy hiểm.

8

- Nếu thở trong mơi trường này kéo dài 10 phút thì mặt đỏ bừng và
đau đầu

18 hoặc lớn hơn

- Hết sức nguy hiểm có thể dẫn tới tử vong.

2.1.5. Độ ồn
Độ ồn ảnh hưởng đến con người thông qua các nhân tố sau:
- Ảnh hưởng đến sức khoẻ:
Người ta phát hiện ra rằng khi con người làm việc lâu dài trong khu vực có
độ ồn cao thì lâu ngày cơ thể sẽ suy sụp, có thể gây một số bệnh như: Stress, bồn
chồn và gây các rối loạn gián tiếp khác. Độ ồn tác động nhiều đến hệ thần kinh và
sức khoẻ của con người.
- Ảnh hưởng đến mức độ tập trung vào cơng việc hoặc đơn giản hơn là gây
sự khó chịu cho con người:
Ví dụ các âm thanh của quạt trong phòng thư viện nếu quá lớn sẽ làm mất

tập trung của người đọc và rất khó chịu. Độ ồn trong các phịng ngủ phải nhỏ
khơng gây ảnh hưởng đến giấc ngủ của con người, nhất là những người lớn tuổi.
- Ảnh hưởng đến chất lượng công việc:
Chẳng hạn trong các phịng Studio của các đài phát thanh và truyền hình,
địi hỏi độ ồn rất thấp, dưới 30 dB. Nếu độ ồn cao sẽ ảnh hưởng đến chất lượng
âm thanh.
9


Vì vậy độ ồn là một tiêu chuẩn quan trọng không thể bỏ qua khi thiết kế
một hệ thống điều hịa khơng khí. Đặc biệt các hệ thống điều hồ cho các đài phát
thanh, truyền hình, các phịng studio, thu âm thu lời thì yêu cầu về độ ồn là quan
trọng nhất.
2.1.6. Chọn cấp điều hòa
Theo mức độ quan trọng của các hệ thống điều hoà: Người ta chia ra
làm 3 cấp như sau:
+ Hệ thống điều hịa khơng khí cấp I:
Là hệ thống điều hồ có khả năng duy trì các thơng số vi khí hậu trong nhà
với mọi phạm vi thơng số ngồi trời, ngay tại cả ở những thời điểm khắc nghiệt
nhất trong năm về mùa Hè lẫn mùa Đơng.
+ Hệ thống điều hịa khơng khí cấp II:
Là hệ thống điều hồ có khả năng duy trì các thơng số vi khí hậu trong nhà
với sai số không qúa 200 giờ trong 1 năm, tức tương đương khoảng 8 ngày trong
1 năm. Điều đó có nghĩa trong 1 năm ở những ngày khắc nghiệt nhất về mùa Hè
và mùa Đơng hệ thống có thể có sai số nhất định, nhưng số lượng những ngày đó
cũng chỉ xấp xỉ 4 ngày trong một mùa.
+ Hệ thống điều hòa khơng khí cấp III:
Hệ thống điều hồ có khả năng duy trì các thơng số tính tốn trong nhà với
sai số không qúa 400 giờ trong 1 năm, tương đương 17 ngày.
Khái niệm về mức độ quan trọng mang tính tương đối và không rõ ràng.

Chọn mức độ quan trọng là theo yêu cầu của khách hàng và thực tế cụ thể của
cơng trình. Tuy nhiên hầu hết các hệ thống điều hoà trên thực tế được chọn là hệ
thống điều hồ cấp III
Khi chọn cấp điều hịa cần chọn phụ thuộc vào các yêu cầu sau:
- Yêu cầu về sự quan trọng của điều hịa khơng khí đối với cơng trình
- u cầu của chủ đầu tư
- Khả năng vốn đầu tư ban đầu
Đối với hầu hết các công trình dân dụng như điều hịa khơng khí khách sạn,
văn phòng, nhà ở, siêu thị, hội trường, rạp hát, rạp chiếu bóng ... chỉ cần chọn điều
hịa khơng khí cấp III.

10


Các cơng trình quan trọng như khách sạn 4 - 5 sao, bệnh viện quốc tế nên
chọn điều hòa cấp II.
Đặc biệt điều hòa cấp I chỉ áp dụng cho những cơng trình điều hịa tiện nghi
đặc biệt quan trọng hoặc các cơng trình điều hịa cơng nghệ u cầu đặc biệt
nghiêm ngặt như Lăng Chủ tịch Hồ Chí Minh, điều hịa cơng nghệ cho điện tử,
quang học, cơ khí chính xác...
Nói chung, khi chúng ta chọn cấp điều hịa khơng khí cho cơng trình chỉ là
phương pháp chọn số liệu ban đầu để thiết kế.
Việc chọn cấp của các hệ thống điều hồ khơng khí có ảnh hưởng đến việc
chọn các thơng số tính tốn bên ngồi trời trong phần dưới đây.
Chọn thơng số tính tốn bên ngồi trời:
Thơng số ngồi trời được sử dụng để tính tốn tải nhiệt được căn cứ vào
tầm quan trọng của cơng trình, tức là tùy thuộc vào cấp của hệ thống điều hịa
khơng khí lấy theo TCVN 5687- 1992 như bảng 1.5 dưới đây:
Bảng1.5: Nhiệt độ và độ ẩm tính tốn ngồi trời
Mùa đông

Mùa hè
Hệ thống

Nhiệt độ tN,
0
C

Hệ thống Cấp I

𝑡𝑚𝑎𝑥

Hệ thống Cấp II

𝑇𝐵
𝑡𝒎𝒂𝒙 + 𝑡𝑚𝑎𝑥
𝑡𝒎𝒂𝒙

Hệ thống Cấp III

𝑇𝐵
𝑡𝑚𝑎𝑥

Độ ẩm φN, %

Nhiệt độ tN,
0
C

Độ ẩm φN,

%

𝑡𝑚𝑖𝑛
13−15
𝜑𝑚𝑎𝑥

𝑇𝐵
𝑡𝒎𝒊𝒏 + 𝑡𝑚𝑖𝑚
𝑡𝒎𝒊𝒎

13−15
𝜑𝑚𝑎𝑥

𝑇𝐵
𝑡𝑚𝑖𝑚

Trong đó:
tmax , tmin Nhiệt độ lớn nhất và nhỏ nhất tuyệt đối trong năm đo lúc 13 ÷ 15
giờ, tham khảo phụ lục PL-1
t

tb

,t
max

tb
min

Nhiệt độ của tháng nóng nhất, lạnh nhất trong năm

11


Hình1.4. Thơng số tính tốn bên ngồi trời

2.2. Chọn thơng số tính tốn trong nhà, ngồi trời
Để tính tốn thiết kế hệ thống ĐHKK cần xác định trước các trạng thái
khơng khí trong nhà và ngồi trời. Thường chỉ quan tâm đến nhiệt độ và độ ẩm
tương đối - được gọi chung là thơng số tính tốn.
2.2.1. Thơng số tính tốn khơng khí trong nhà
Kí hiệu nhiệt độ tính tốn khơng khí trong nhà là t T; của độ ẩm tương đối
tính tốn là T.
Các thơng số tT, T được chọn tuỳ theo từng đối tượng phù hợp với yêu cầu
vệ sinh và u cầu cơng nghệ có xét tới yêu cầu về kinh tế.
1. Đối với hệ thống ĐHKK dùng cho nơi công cộng (rạp hát, hội trường, rạp
chiếu phim, thư viện, ...):
Chọn tT, T theo yêu cầu vệ sinh. Nếu điều kiện kinh tế cho phép thì chọn
gần với điều kiện tiện nghi càng tốt. Trị số tT, T được chọn theo mùa.
Mùa nóng: ở nước ta có nhiệt độ và độ ẩm khơng khí ngồi trời khá cao
mà ít có điều kiện xây dựng phịng đệm (là khoảng khơng gian có điều hồ khơng
khí chút ít để giảm chênh lệch nhiệt độ đột ngột khi đi từ ngồi trời vào phịng
hoặc khi đi ra). Vì vậy khơng nên chọn nhiệt độ tính tốn trong nhà gây chênh
lệch nhiệt độ trong – ngoài nhà quá lớn. Thường chọn như sau:
Độ ẩm tương đối T khơng cần duy trì cố định, cho phép dao động từ 35%
đến 70% (với các mùa trong năm đều như vậy);
Khi ngồi trời có nhiệt độ lớn hơn 36C, nhiệt độ tT chọn 28  30C, nhưng
khơng q 30C;
Khi nhiệt độ mùa nóng nhỏ hơn 36C, nhiệt độ tT chọn 24  27C.
12

Mùa lạnh: ở nước ta chỉ có ở các tỉnh phía Bắc và nói chung nhiệt độ ngồi
trời ít khi quá thấp. Nhân dân ta có tập quán ăn mặc quần áo ấm cả khi ở trong
phịng, vì vậy nhiệt độ tính tốn trong nhà mùa đơng được chọn khơng cao lắm để
tiết kiệm năng lượng sưởi ấm. Có thể chọn tT = 22  24C, T = 40  70%. Có thể
tham khảo đồ thị miền tiện nghi (h.1.8) để chọn trị số t T, T cho hợp lí (chú ý,
khơng chọn trị số T mùa đơng lớn vì khi có sưởi ấm muốn duy trì độ ẩm lớn ở
trong nhà sẽ tốn nhiều năng lượng hơn).
2. Đối với các xí nghiệp cơng nghiệp hoặc các gian máy cần duy trì chế độ
nhiệt ẩm thích hợp:
Trị số tT, T được chọn theo u cầu cơng nghệ, cịn điều kiện tiện nghi cho
để tham khảo. Các thông số tT, T thích hợp với một số ngành sản xuất và đối với
sản xuất sợi dệt được cho trong bảng phụ lục.
2.2.2. Thơng số tính tốn ngồi trời
Có nhiều quan điểm khác nhau khi chọn thơng số tính tốn của khơng khí
ngồi trời.
Trước đây, theo các tài liệu của Liên Xô (cũ) người ta thường quen chọn
nhiệt độ tính tốn ngồi trời theo cấp ĐHKK. Như đã biết, hệ thống ĐHKK được
phân thành ba cấp:
- Đối với hệ thống cấp I:
Mùa nóng chọn tN = tmax; N = (tmax)
Mùa lạnh chọn tN = tmin; N = (tmin);
- Đối với hệ thống cấp II:
Mùa nóng chọn tN = 0,5(tmax + ttbmax); N = 0,5 [(tmax) + (ttbmax)]
Mùa lạnh chọn tN = 0,5(tmin + ttbmin); N = 0,5 [(tmin) + (ttbmin)]
- Đối với hệ thống cấp III:
Mùa nóng chọn tN = ttbmax; N = (ttbmax)
Mùa lạnh chọn tN = ttbmin; N = (ttbmin).
Trong các công thức:

tmax, tmin : là nhiệt độ cao nhất tuyệt đối;
ttbmax và ttbmin là nhiệt độ cực đại trung bình của tháng nóng nhất (tháng 6)
và cực tiểu trung bình của tháng lạnh nhất (tháng 1);
13


 (tmax) và  (tmin) là độ ẩm tương ứng nhiệt độ cao nhất và thấp nhất tuyệt
đối;
 (ttbmax) và  (ttbmin) là độ ẩm tương ứng nhiệt độ trung bình của tháng nóng
nhất và tháng lạnh nhất.
Ví dụ: Xác định độ ẩm trên đồ thị I - d

Phương pháp xác định độ ẩm lúc 13 đến 15h
theo chỉ dẫn của TCVN 5687 – 1992 từ các số liệu của TCVN 4088 – 85
Xác định giao điểm A của ttbmin và tb.
Xác định giao điểm B của d = const qua A và t = 0,5. (ttbmax + ttbmin).
Độ ẩm tương đối qua B là độ ẩm lúc 13 đến 15h cần tìm.
3 . XÁC ĐỊNH NHIỆT THỪA, ẨM THỪA
3.1. Phương trình cân bằng nhiệt
Xét một hệ nhiệt động bất kỳ, hệ luôn luôn chịu tác động của các nguồn
nhiệt bên ngồi và bên trong. Các tác động đó người ta gọi là các nhiễu loạn về
nhiệt. Thực tế các hệ nhiệt động chịu tác động của các nhiễu loạn sau:
- Nhiệt tỏa ra từ các nguồn nhiệt bên trong hệ gọi là các nguồn nhiệt toả:
ΣQtỏa
- Nhiệt truyền qua kết cấu bao che gọi là nguồn nhiệt thẩm thấu: ΣQtt
Tổng hai thành phần trên gọi là nhiệt thừa:
QT = ΣQtỏa + ΣQtt

(1-1)

Để duy trì chế độ nhiệt ẩm trong khơng gian điều hồ, trong kỹ thuật điều
hồ khơng khí nguời ta phải cấp tuần hoàn cho hệ một lượng khơng khí có lưu
lượng L (kg/s) ở trạng thái V(tV, φV) nào đó và lấy ra cũng lượng như vậy nhưng
14


ở trạng thái T(tT,φT). Như vậy lượng khơng khí này đã lấy đi từ phòng một lượng
nhiệt bằng QT. Ta có phương trình cân bằng nhiệt như sau:
QT = Lq.(IT - IV)

(1-2)

- Phương trình cân bằng ẩm:
Tương tự như trong hệ ln ln có các nhiễu loạn về ẩm:
- Ẩm tỏa ra từ các nguồn bên trong hệ: ΣWtỏa
- Ẩm thẩm thấu qua kết cấu bao che: ΣWtt
Tổng hai thành phần trên gọi là ẩm thừa:
𝑊𝑇 = ∑ 𝑊𝑡ỏ𝑎 + ∑ 𝑊𝑡𝑡

(1-3)

Để hệ cân bằng ẩm và có trạng thái khơng khí trong phịng khơng đổi T
(tT, φT) nguời ta phải luôn luôn cung cấp cho hệ một lượng không khí có lưu
lượng L (kg/s) ở trạng thái V(tV, φV).
Như vậy lượng khơng khí này đã lấy đi từ phịng một lượng ẩm bằng
WT.
Ta có phương trình cân bằng ẩm như sau:
WT = LW.(dT - dV)

(1-4)

- Phương trình cân bằng nồng độ chất độc hại (nếu có):
Để khử các chất độc hại phát sinh ra trong phòng người ta thổi vào phịng
lưu lượng gió Lz (kg/s) sao cho:
Gđ = Lz.(zT - zV) , kg/s

(1-5)

Gđ : Lưu lượng chất độc hại tỏa ra và thẩm thấu qua kết cấu bao che,
kg/s
zT và zV: Nồng độ theo khối lượng của chất độc hại của khơng khí cho
phép trong phịng và thổi vào
Nhiệt thừa, ẩm thừa và lượng chất độc toả ra là cơ sở để xác định năng
suất của các thiết bị xử lý khơng khí. Trong phần dưới đây chúng ta xác định
hai thông số quan trọng nhất là tổng nhiệt thừa QT và ẩm thừa WT
3.2. Tính nhiệt thừa QT
15