thiết kế hệ thống điều hoà không khí chotoà nhà trụ sở thời báo kinh tế Việt Nam 96 Hoàng Quốc Việt Hà Nội

Website: Email : Tel (: 0918.775.368
Lời nói đầu
Từ ngàn xa, con ngời đã có ý thức tạo ra điều kiện không khí tiện nghi
chung quanh mình để cho cơ thể đợc thoải mái. Mùa đông biết sởi lửa, mùa hè
biết đón gió hay quạt mát bằng các bản lá, lá cọKhông chỉ vậy họ còn biết
tìm những hang động và những mạch nớc ngầm mát mẻ để bảo quản thực
phẩm cho đỡ bị ôi thiuĐiều kiện khí hậu quả là yếu tố quan trọng ảnh hởng
trực tiếp đến đời sống của con ngời.
Con ngời chỉ thực sự biết đến kỹ thuật điều hoà không khí từ khi cuộc
cách mạng kha học kỹ thuật nổ ra ở đầu thế kỷ 20. Cùng với sự phát triển của
nhiều ngành khoa học khác thì khoa học kĩ thuật nghiên vứu về điều koà
không khí đã dần đợc hoàn thiện và trở thành một bộ phận không thể tách rời
của một xã hội văn minh hiện đại. Ngày nay điều tiết không khí nhằm tạo ra
vi khí hậu nhân tạo,không khí có trạng thái phù hợp với yêu cầu công nghệ
cũng nh ăn, ở và làm việc của con ngời.
Việt Nam hiện tại cũng nh trong tơng lai điều hoà không khí phát triển
không ngừng và ngày càng có vị trí quan trọng trong nền kinh tế đang phát
triển. Điều hoà không khí đã đợc sử dụng trong nhiều lĩnh vực khác nhau của
đời sống nh: các toà nhà cao tầng, khách sạn, cơ quan, cac ngành giao thông,
sản xuất, chế biến
Ngời kỹ s ngành lạnh phải chú ý và quan tâm hàng đầu đến công việc
tính toán và thiết kế một hệ thống điều hoà không khí để làm sao đáp ứng đợc
những yêu cầu của ngời sử dụng, cũng nh yêu cầu kỹ thuật, và phải có hiệu
quả kinh tế cao trong quá trình vận hành hệ thống.
Theo nhiệm vụ đơc giao: thiết kế hệ thống điều hoà không khí cho
toà nhà trụ sở thời báo kinh tế Việt Nam 96 Hoàng Quốc Việt Hà Nội.
Đây là một thử thách lớn đối với em khi chuẩn bị tốt nghiệp và để bớc ra thực
tế công việc trong tơng lai. Sau quá trình học tập tại nhà trờng cùng sự dạy
bảo tận tình của thầy cô giáo cũng nh những lần thực tập tại các công trình
trong thực tế.Mặc dù với những điều kiện tốt nh vậy,bản thân em còn thiếu
1

Website: Email : Tel (: 0918.775.368
kinh nghiệm nên trong quá trình hoàn thành đồ án không thể tránh khỏi sự
thiếu sót.Vì vậy em rất mong nhận đợc sự chỉ bảo, góp ý của thầy cô giáo và
các bạn.
Ch ơng 1
Sự cần thiết của điều hoà không khí, mô tả
công trình, chọn thông số thiết kế
1.1 sự cần thiết của điều hoà không khí
Nói đến điều hoà không khí đợc hiểu là sự khống chế về nhiệt độ, độ
ẩm, lu lợng khí sao cho phù hợp đáp ứng với yêu cầu của ngời sử dụng cũng
nh cho công việc sản xuất. Để thấy rõ hơn vệ sự cân thiết của điều hoà không
khí ta sẽ cùng phân tích ảnh hởng trực tiếp của ba yếu tố trên đối với con ngời
cũng nh trong lao động và sản xuất.
2
Website: Email : Tel (: 0918.775.368
1.1.1. ảnh hởng của trạng thái không khí tới con ngời
* Nhiệt độ
Trong quá trình lao động sinh hoạt của con ngời đều sản sinh ra nhiệt l-
ợng của cơ thể là 37
0
C. Do đó cần giải phóng lợng nhiệt d thừa vào môi trờng
xung quanh theo ba phơng thức: đối lu, bức xạ, bay hơi.
Phơng thức truyền nhiệt đối lu và bức xạ đều phụ thuộc vào hệ số nhiệt
độ: Bằng hệ số bề mặt ngoài cơ thể với nhiệt độ không khí xung quanh. Nhiệt
lợng này gọi chung là nhiệt hiện toả ra từ con ngời. Do đó nhiệt độ không khí
xung quanh là yếu tố gây cảm giác nóng, lạnh rõ rệt với con ngời.
Truyền nhiệt bằng bay hơi là nhiệt toả ra khi có sự bay hơi từ thân ngời
(do mồ hôi, do hơi thở). Nhiệt lợng bay hơi gọi là nhiệt ẩn toả ra từ ngời.
Ta biết rằng cơ thể con ngời tự điều chỉnh thân nhiệt khi nhiệt độ thay
đổi. Vào mùa hè (nhiệt độ cao hơn thân nhiệt), cơ thể ta toát mồ hôi để bay

hơi nớc vào môi trờng. Ngợc lại vào mùa đông (nhiệt độ thấp hơn thân nhiệt),
nếu không mặc quần áo ấm sẽ dễ sinh bệnh. Vì vậy yếu tố nhiệt độ có ảnh h-
ởng rất lớn tới cơ thể.
* Độ ẩm tơng đối
Độ ẩm tơng đối của không khí là yếu tố quyết định đến sự bay hơi của
mồ hôi từ cơ thể vào không khí. Khi không khí có độ ẩm nhỏ, hơi nớc từ mồ
hôi dễ dàng bay hơi vào không khí. Ngợc lại khi không khí có độ ẩm lớn, chỉ
có một lợng nhỏ mồ hôi bay vào không khí. Nếu nhiệt độ của môi trờng lớn
cộng với độ ẩm lớn thì quá trình tiết mồ hôi từ cơ thể ra càng nhiều, gây cho
con ngời cảm giác rất khó chịu, nóng bức.
* Tốc độ không khí
Khi tốc độ không khí tăng, lợng nhiệt toả ra từ cơ thể con ngời bằng đối
lu và bằng bay hơi và ngợc lại. Qua nghiên cứu cho thấy cơ thể sẽ cảm giác dễ
chịu khi tốc độ không khí xung quanh khoảng 0,25m/s
Nh vậy ta thấy 3 yếu tố trên có ảnh hởng rất lớn và trực tiếp tới cơ thể.
Hệ thống điều hoà không khí sẽ giải quyết những ảnh hởng xấu của các nhân
tố nói trên có hại cho sức khoẻ con ngời, và tạo ra sự thoải mái và tốt cho cơ
thể.
1.1.2. ảnh hởng của trạng thái không khí tới sản xuất.
Mỗi ngành kỹ thuật, sản xuất lại yêu cầu một chế độ vi khí hậu khác
nhau do đó ảnh hởng của môi trờng không khí đối với từng ngành là khác
nhau.
3
Website: Email : Tel (: 0918.775.368
* Nhiệt độ
Một số ngành sản xuất nh bánh kẹo đòi hỏi nhiệt độ không khí khá
thấp (ví dụ ngành sản xuất chế biến Socola cần nhiệt độ 7
ữ
8
0

C, kẹo cao su
cần nhiệt độ 20
0
C), nếu nhiệt độ cao quá sẽ làm hỏng sản phẩm. Một số ngành
sản xuất và các trung tâm điều khiển tự động, trung tâm đo lờng cần phải duy
trì nhiệt độ ổn định và khá thấp để cho máy móc có độ chính xác cao.
* Độ ẩm tơng đối
Đây là yếu tố ảnh hởng đến sản xuất nhiều hơn yếu tố nhiệt độ. Hầu hết
các quá trình sản xuất các thiết bị máy móc, điện tử, thực phẩm, chế biến
đều cần phải duy trì độ ẩm vừa phải và thích hợp. Độ ẩm quá thấp sẽ làm tăng
quá trình bay hơi nớc từ sản phẩm (gây nứt nẻ, vỡ hoặc biến dạng). Nếu môi
trờng có độ ẩm cao sẽ gây nấm mốc, chập cháy, sự hút ẩm
* Tốc độ không khí
chủ yếu liên quan tới việc tiết kiệm năng lợng quạt gió, cũng nh quá
trình cỡng bức sự bay hơi. Tốc độ gió lớn không chỉ gây cảm giác khó chịu
với ngời sản xuất mà còn làm chậm tiến độ của công việc gia công, và chế tạo
ra sản phẩm. Không có gió sẽ làm cho cơ thể yếu đi, hầu hết các ngành công
nghiệp đều cần tới sự thông gió với yêu cầu phù hợp cho sản xuất.
Không chỉ có 3 nhân tố trên làm ảnh hởng đến cơ thể con ngời và sản
xuất mà độ sạch của không khí cũng ảnh hởng rất lớn. Qua quá trình sinh
hoạt, lao động, sản xuất của con ngời cũng nh các phơng tiện giao thông đã
làm cho nguồn không khí bị ô nhiễm: bụi, khí thải, CO
2
, nó có ảnh hởng rất
lớn đến sức khoẻ dẫn đến thiếu năng suất lao động.
Môi trờng tự nhiên không thể đáp ứng hết đợc mọi yêu cầu và những
đòi hỏi của con ngời và sản xuất. Vì vậy phải sử dụng các biện pháp tạo ra vi
khí hậu nhân tạo từ các hệ thống điều hoà không khí.
1.2. Mô tả công trình
Nh ta đã biết, tờ báo kinh tế rất quen thuộc với đời sống hàng ngày của

ngời dân. Tờ báo mang lại những thông tin nóng hổi về vấn đề kinh tế cũng
nh giá cả các mặt hàng, tiền tệ của trong và ngoài nớc. Với tầm quan trọng
nh vậy việc sử dụng hệ thống điều hoà không khí là rất cần thiết bởi nó sẽ
giúp cho các nhà báo, cán bộ công nhân viên của thời báo có một không gian
4
Website: Email : Tel (: 0918.775.368
thoải mái để làm việc. Hơn nữa việc khống chế nhiệt độ, độ ẩm của không khí
trong toà nhà cũng rất cần thiết cho máy móc trang thiết bị trong ngành.
Toà nhà Thời báo Kinh Tế Việt Nam địa chỉ số 96 đờng Hoàng Quốc
Việt. Địa điểm này cũng xa trung tâm thủ đô, gần với cầu Thăng Long, nên l-
ợng xe chở hàng và khách qua lại rất nhiều không khí rất ô nhiễm.
Toà nhà gồm có 9 tầng, diện tích mặt bằng xây dựng 610m
2
.
Theo yêu cầu tính toán trong bản vẽ xây dựng chỉ tính cho 6 tầng đó là
các tầng 1,2,3,4,8 và tầng 9. Tầng 1 gồm có 3 phòng, tầng 2 có 2 phòng, tầng
3 có 3 phòng, tầng 4 và 8 mỗi tầng có 3 phòng, tầng 9 có 3 phòng. Cách bố trí
các phòng cũng nh diện tích của các phòng ở các tầng là khác nhau.
Các hình 3, 4, 5, 6, 7 và 8 thể hiện mặt bằng của 6 tầng nói trên.
1.3. Chọn thông số thiết kế
Để chọn đợc thông số cho không khí ngoài trời và trong toà nhà trớc
tiên ta phải xác định công trình phù hợp với cấp nào của hệ thống điều hoà.
Hệ thống điều hoà không khí đợc chia làm ba cấp dựa theo độ tin cậy, tính
kinh tế và mỹ quan của công trình.
+ Hệ thống cấp 1: Duy trì các thông số trong nhà với mọi phạm vi
nhiệt độ ngoài trời từ trị số cực tiểu (mùa lạnh), đến trị số cực đại (mùa nóng).
Hệ thống làm việc ở chế độ nhiệt ẩm nghiêm ngặt và chế độ tin cậy cao.
+ Hệ thống cấp 2: Duy trì các thông số trong nhà cho phép sai lệch
không quá 200h trong một năm (thông số trong nhà có thể cho phép sai lệch
so với chế độ tính toán khi nhiệt độ, độ ẩm ngoài trời đạt giá trị cực đại hoặc

cực tiểu).
+Hệ thống cấp 3: Duy trì các thông số trong nhà trong một phạm vi
cho phép với sai lệch tới không quá 400h trong một năm. Sử dụng hệ thống
này khi không yêu cầu nghiêm ngặt về chế độ nhiệt ẩm.
Theo nh yêu cầu sử dụng của toà nhà Thời Báo Kinh Tế Việt Nam ta
chọn hệ thống điều hoà không khí cấp III.
*Thông số tính toán trong nhà
Thông số tính toán trong nhà ta có thể chọn theo yêu cầu sử dụng phù
hợp cho cả hai mùa đông và mùa hè là:

5
Website: Email : Tel (: 0918.775.368
t
T
= 25
0
C

2
0
C

T

= 65%

5%
*Thông số tính toán ngoài trời
Thông số tính toán không khí ngoài trời đợc chọn theo tiêu chuẩn Việt
Nam: TCVN 5687- 1992 và 4088- 85.

+ Mùa hè
Đối với Hà Nội theo bảng 1.7 của TCVN 4088-85 theo [1]
t
max
= 41,6
0
C
t
tb
max
= 32,8
0
C (tháng 6)
t
tb
min
= 25,5
0
C (tháng 6)
Độ ẩm trung bình tháng nóng nhất là 83% (tháng 6). Tính nhiệt độ
điểm nóng nhất trong năm
t = 0,5 (t
tb
max
+ t
tb
min
)(tháng 6)
= 0,5(32,8 + 22,5) = 29,15
0

C

29,2
0
C và độ ẩm 83% dóng theo đ-
ờng d = const đến gặp t = 29,2
0
C tại điểm



66% đây là độ ẩm ngoài trời
tính toán.
Vậy thông số của không khí ngoài trời ở Hà Nội đối với điều hoà
không khí cấp III là
t
N
= 32,8
0
C


N
= 66%
Vào mùa đông ta cũng tính nh mùa hè và đợc
t
N
=13,8
0
C

N
= 64%
6
Website: Email : Tel (: 0918.775.368
Ch ơng 2
So sánh các hệ thống điều hoà không khí
Muốn so sánh các hệ thống điều hoà không khí ta phải hiểu về các hệ
thống và sự phân loại các hệ thống rồi mới rút ra nhận xét và có sự so sánh về
chúng.
Hệ thống điều hoà không khí là một tập hợp các máy móc, thiết bị,
dụng cụ để tiến hành các qui trình xử lý không khí nh sởi ấm, làm lạnh, khử
ẩm, gia ẩm Điều chỉnh khống chế và duy trì các thông số vi khí hậu trong
nhà nh nhiệt độ, độ ẩm, độ sạch, khí trời, sự tuần hoàn phân phối không khí
trong phòng nhằm đáp ứng nhu cầu tiện nghi và công nghệ .
Việc phân loại và so sánh các hệ thống điều hoà không khí là rất phức
tạp vì chúng quá đa dạng và phong phú đáp ứng nhiều ứng dụng cụ thể của
hầu hết các ngành kinh tế, tuy nhiên có thể so sánh chúng qua cách phân loại
các hệ thống điều hoà không khí theo các đặc điểm sau:
- Theo mục đích ứng dụng ta có hệ thống điều hoà tiện nghi và điều
hoà công nghệ.
- Theo tính chất quan trọng phân ra điều hoà cấp 1, cấp 2 và cấp 3 (nh
đã nói ở phần trên).
- Theo tính tập trung phân ra điều hoà cục bộ, hệ thống điều hoà tổ hợp
gọn (với các cụm máy gọn) và hệ thống trung tâm nớc.
7
Website: Email : Tel (: 0918.775.368
- Theo cách làm lạnh không khí phân ra hệ thống trực tiếp (làm lạnh
trực tiếp bằng dàn bay hơi) hoặc gián tiếp (qua nớc lạnh với dàn FCU và

AHU). Loại gián tiếp có thể phân ra loại khô và loại ớt.
+ Loại khô là loại có dàn ống xoắn trao đổi nhiệt có cánh, nớc lạnh đi
trong ống còn không khí đi bên ngoài ống ( hệ thống kín).
+ Loại ớt còn gọi là dàn phun là loại buồng điều hoà không có dàn
phun, phun trực tiếp nớc lạnh vào không khí cần làm lạnh (loại này còn gọi là
hệ thống hở).
- Theo cách phân phối không khí có thể phân ra hệ thống cục bộ hoặc
trung tâm.
+ Kiểu cục bộ là xử lý không khí có tính chất cục bộ cho từng không
gian điều hoà riêng lẻ.
+ Kiểu trung tâm là không khí đợc xử lý tại một trung tâm và phân phối
tới các không gian điều hoà bằng ống gió.
- Theo năng suất lạnh có thể phân ra loại nhỏ (tới hai tấn lạnh Mỹ hay
24000 Btu/h hoặc 7 kW), loại trung bình từ 3 tấn đến 100 tấn lạnh Mỹ, và loại
lớn từ 100 tấn lạnh Mỹ.
- Theo chức năng có loại một chiều hoặc hai chiều
+ Máy điều hoà một chiều là loại chỉ có một chức năng làm lạnh
+ Máy điều hoà hai chiều là loại bơm nhiệt có khả năng làm lạnh vào
mùa hè và sởi ấm vào mùa đông.
- Căn cứ vào kết cấu máy chia ra máy điều hoà một cụm, hai cụm và
nhiều cụm.
+ Loại một cụm còn đợc gọi là máy điều hoà nguyên cụm nh máy điều
hoà cửa sổ, máy điều hoà lắp trên mái, máy điều hoà nguyên cụm giải nhiệt n-
ớc.
+ Máy hai và nhiều cụm đợc gọi là máy điều hoà tách. Các loại máy
này có tên chung là máy điều hoà tổ hợp gọn (theo các đơn nguyên) (unitary
packaged air conditioner) hay gọi tắt là máy điều hoà gọn.
- Theo cách bố trí dàn lạnh chia ra loại cửa sổ, treo tờng, treo trần, giấu
trần hoặc âm trần, giấu trần cassette, giấu trần cassette một cửa hoặc nhiều
cửa thổi, tủ tờng, hộp tờng, kiểu tủ hành lang

- Theo cách làm mát thiết bị ngng tụ chia ra loại giải nhiệt gió (làm mát
bằng không khí ) hoặc giải nhiệt nớc (bình ngng làm mát bằng nớc), hoặc kết
hợp nớc và gió.
8
Website: Email : Tel (: 0918.775.368
- Theo chu trình lạnh có thể phân ra máy lạnh nén hơi, hấp thụ, ejectơ
hoặc nén khí.
- Theo kiểu máy nén pittong, trục vít, rôto, xoắn ốc hoặc tuabin.
- Theo kết cấu máy nén chia ra kiểu kín, hở hoặc nửa kín.
- Theo cách bố trí hệ thống ống dẫn nớc lạnh của hệ thống Watter
Chiler chia ra hệ thống 2 đờng ống nớc và hệ thống 3 đờng ống nớc.
- Theo hệ thống ống phân phối gió chia ra hệ thống 1 ống gió, 2 ống
gió hoặc hệ thống không ống gió.
- Theo cách điều chỉnh gió phân ra loại hệ thống lu lợng không thay đổi
(CAV-Constant Air Volume) và hệ thống lu lợng thay đổi(VAV-Variable Air
Volume).
- Theo cách điều chỉnh môi chất lạnh ta có thể phân ra 2 loại, loại điều
khiển ON OFF (không điều khiển đợc môi chất lạnh). Loại điều chỉnh đợc
lu lợng môi chất lạnh bằng bộ biến tần : VRV (Variable Refrigerant Volume).
Theo các đặc điểm đã phân tích ở trên hệ thống điều hoà không khí có
máy nén đợc phân ra làm 3 loại, đang đợc sử dụng rộng rãi và phổ biến đó là :
* Hệ thống điều hoà không khí cục bộ (Indiviual room air
conditioning system) :
Bao gồm 2 loại chính là máy điều hoà cửa sổ và máy điều hoà tách (hai
cụm), năng suất lạnh đến 24.000 Btu/h (có khi đến 48.000 Btu/h). Có dàn bay
hơi làm lạnh không khí trực tiếp và dàn ngng tụ giải nhiệt gió. Đây là loại máy
nhỏ, hoạt động hoàn toàn tự động, lắp đặt vận hành, bảo trì, bảo dỡng rễ ràng,
tuổi thọ trung bình, độ tin cậy lớn, giá thành rẻ. Rất thích hợp với văn phòng
và căn hộ nhỏ.
Nhợc điểm cơ bản của hệ thống cục bộ là khó áp dụng cho các phòng

lớn, hội trờng, phân xởng, nhà hàng, cửa hàng, các toà nhà cao tầng nh khách
sạn trụ sởVì khi khi lắp đặt phải treo nhiều dàn nóng ngoài nhà, sẽ làm mất
mỹ quan và phá vỡ kiến trúc của toà nhà.
* Hệ thống điều hoà không khí tổ hợp gọn (Unitary packaged air
conditiong system):
Là loại máy hoặc hệ thống điều hoà cỡ trung bình bố trí gọn thành các
tổ hợp thiết bị có năng suất lạnh từ 3 đến 100 tấn lạnh Mỹ, dàn bay hơi làm
lạnh không khi trực tiếp, dàn ngng tụ giải nhiệt gió hoặc hơi nớc. Kiểu một
cụm (máy điều hoà thơng nghiệp đặt trên mái, máy điều hoà nguyên cum giải
9
Website: Email : Tel (: 0918.775.368
nhiệt nớc) hoặc máy kiểu tách hai cụm hoặc nhiều cụm (kiểu treo tờng, tủ t-
ờng, treo trần, giấu trần). Hoặc kiểu VRV có hoặc không có ống gió, một
chiều hoặc hai chiều.
Ưu điểm chính là khả năng làm lạnh không khí trong phòng tốt hơn so
với hệ điều hoà cục bộ. Tuy nhiên có nhợc điểm là khả năng sử dụng lạnh cục
bộ là khó hơn vì một máy có thể phục vụ nhiều buồng và điều chỉnh năng suất
lạnh bao giờ cũng gắn liền với tổn thất công suất.
Tuổi thọ của điều hoà tổ hợp gọn là trung bình. Đối với điều hoà tách
và nguyên cụm vấn đề bảo dỡng và sửa chữa định kỳ nói chung là ít thờng
xuyên hơn so với điều hoà cục bộ, riêng với hệ VRV thì có nhiều loại đợc
trang bị hệ thống chuẩn đoán và đa ra lỗi giúp cho ngời sử dụng dễ phát hiện
và dễ sửa chữa.
Vốn đầu t ban đầu và giá vận hành đối với hệ điều hoà tách, nguyên
cụm là trung bình, không gian lắp đặt máy làm mất mỹ quan và ảnh hởng tới
kiến trúc công trình. Trong khi đó hệ VRV có vốn đầu t ban đầu là cao nhất
nhng chi phí vận hành lại thấp nhất, đồng thời khả năng ảnh hởng đến cảnh
quan và kiến trúc của toà nhà hầu nh là không có, tuy nhiên phải lắp đặt đờng
ống dẫn môi chất và hệ điều khiển phức tạp.
* Hệ điều hoà không khí trung tâm nớc (Hydraulic central air

conditioning system)
Là loại hệ thống điều hoà dán tiếp bằng nớc lạnh với máy làm lạnh nớc
(watter chiller) và các dàn làm lạnh không khí bằng nớc lạnh FCU (Fancoil
unit) hoặc AHU (air handling unit). Năng suất lạnh từ 100 tấn lạnh Mỹ trở lên,
thiết bị ngng tụ giải nhiệt gió hoặc nớc. Hệ thống ống dẫn nớc lạnh có thể là 2
loại ống, hồi ngợc, 3 hệ ống hoặc 4 hệ ống.
Hệ 2 ống nớc (two pipe system) là hệ thống ống nớc cấp cho dàn FCU,
AHU với một ống cấp chung và một ống hồi chung cho cả nớc nóng và cả nớc
lạnh. Các FCU và AHU đợc mắc giữa hai ống.
Hệ hồi ngợc(reverse return system) là hệ thống hai ống có thêm ống
hồi ngợc để cân bằng áp suất tự nhiên giữa các FCU và AHU.
Hệ thống 3 ống cấp riêng rẽ cho nớc nóng và nớc lạnh nhng chỉ có một
ống nớc hồi chung.
Hệ thống 4 ống (Four pipe system) hệ thống nớc nóng và lạnh cho các
FCU và AHU với 2 ống cấp và 2 ống hồi tiếp riêng cho nớc nóng và nớc lạnh.
Hệ thống điều hoà trung tâm nớc ứng dụng cho cả lĩnh vực tiện nghi và
công nghệ (sử dụng thích hợp cho nhà cao tầng, văn phòng, khách sạn, xởng
10
Website: Email : Tel (: 0918.775.368
sản xuất). Nó có u điểm là có khả năng điều chỉnh nhiệt độ tốt nhất và ổn
định nhất, đáp ứng mọi nhu cầu về làm sạch bụi tạp chất, hoá chất và mùi, ít
phải bảo dỡng sửa chũa nhất, hệ thống không làm ảnh hởng tới cảnh quan và
kiến trúc của công trình, không gây ồn trong nhà.
Tuy nhiên có nhợc điểm là chi phí vận hành và lắp đặt cao, khả năng sử
dụng lạnh cục bộ là khó nhất vì không thể cho máy hoạt động khi cần năng
suất lạnh nhỏ do tổn thất công suất lớn. Ngoài ra không thể tính tiền điện
riêng biệt cho từng hộ tiêu thụ, mà chỉ tính khoán theo từng diện tích phòng.
CHƯƠNG 3
tính cân bằng nhiệt ẩm
3.1. Các thông số xây dựng cơ bản của toà nhà Trụ Sở Thời

Báo Kinh Tế Việt Nam.
Dựa vào bản vẽ mặt bằng cũng nh quan sát thực tế công trình ta có thể
xác định đợc các thông số về chiều dài, chiều rộng, chiều cao và hớng của
công trình:

Bắc
Tây Đông
Nam

11
Website: Email : Tel (: 0918.775.368

Hinh 1: Hớng của công trình
* Tổng diện tích mặt bằng xây dựng của công trình là
S
tổng
=610,5
2
m
* Diện tích xây dựng và diện tích sử cần điều hoà của từng tầng đợc thể
hiện qua bảng 1
Bảng 1: Diện tích sử dụng lạnh của các tầng.

Tầng Diện tích sử
dụng ,
2
m
Diện tích sử dụng lạnh ,
2
m

Phòng 1 Phòng 2 Phòng 3 Tổng
1 610,5 182,25 183,75 28,125 394,125
2 610,5 206,25 206,25 0 412,5
3 610,5 206,25 206,25 87,75 500,25
4 610,5 206,25 206,25 87,75 500,25
8 610,5 206,25 206,25 87,75 500,25
9 610,5 206,25 206,25 87,75 500,25
* Kết cấu bao che của toà nhà gồm
+ Phần diện tích tờng xây.
+ Phần diện tích cửa gỗ và cửa kính.
+ Phần diện tích vách kính.
* Tờng xây gồm 3 lớp
+ Hai lớp vữa dày 30 mm, hệ số dẫn nhiệt

= 0,6 W/mK.
+ Một lớp gạch dày 220 mm, hệ số dẫn nhiệt

= 0,7 W/mK.
Hớng của tòa nhà đợc mô tả nh hình 1.
* Công trình đợc xây dựng 9 tầng, diện tích xây dựng của các tầng
bằng nhau. Chiều cao của từng tầng nh sau
Tầng 1 cao : 4,5 m
Tầng 2,3,4,8,9 cao : 3,0 m
12
Website: Email : Tel (: 0918.775.368
* Công trình đợc xây dựng trên một diện tích mặt bằng lớn, bốn phía
của công trình đều là khoảng trống. Thông số xây dựng từ các hớng của công
trình đợc thể hiên qua bảng 2.1 đến bảng 3.
* Kết cấu mái của công trình
Phần mái của công trình đợc bố trí để máy móc và thiết bị kỹ thuật nên

mái chỉ đợc đổ một lớp bê tông cốt thép dày: 200 mm.
* Kết cấu nền của công trình
Nền của công trình có kết cấu cơ bản nh sau:
- Lớp thứ nhất là lớp gạch men dày 10 mm;
- Lớp thứ hai là lớp vữa dày 30 mm;
- Lớp thứ ba là lớp bê tông dày 200 mm.
Phía dới nền của tầng 1 là tầng hầm dùng làm gala để xe.
3.2. tính cân bằng nhiệt ẩm
Các thành phần của nhiệt thừa bao gồm: Các nguồn nhiệt toả vào trong
phòng và nhiệt thẩm thấu qua kết cấu bao che. Do kết cấu của công trình nên
việc tính toán cho các phòng của các tầng là gần nh tơng tự nhau. Vì vậy ta
chọn hai phòng đặc trng nhất đó là phòng 2 ở tầng 1 và phòng 3 ở tầng 9 để
tính toán. Kết quả tính cân bằng nhiệt của các phòng ở các tầng còn lại sẽ đợc
tập hợp từ bảng 4 đến bảng 14.
Sau đây là phần tính toán chi tiết 2 phòng nói trên.
3.2.1. Nhiệt do máy móc tỏa ra Q
1
Do tính chất sử dụng của công trình các phòng chủ yếu là phòng làm
việc nên không sử dụng động cơ máy móc mà chủ yếu là thiết bị văn phòng
nh : máy tính, máy in, máy photo coppy, máy fax
Nhiệt toả ra từ các máy đợc tinh theo công thức :
Q
1
=
1
n
,
1
N
, W

n
1
- số máy tính có trong không gian điều hoà
13
Website: Email : Tel (: 0918.775.368
N
1
- công suất của một gian máy vi tính, với máy tính thờng công suất
1
N
= 300 W/máy.
Số máy tính trong các phòng còn phụ thuộc vào tính chất công việc của
phòng đó và số nhân viên.
* Nhiệt do máy toả ra ở phòng 2 tầng 1 là : có 2 máy tính
Q
21 p
= 2.300 = 600 W
* Nhiệt do máy toả ra ở phòng 3 tầng 9: có 5 máy
Q
31 p
= 5.300 = 1500 W
3.2.2. Nhiệt toả từ đèn chiếu sáng Q
2
Q
2
= N
cs
, W
N
cs

là tổng công suất của tất cả các đèn chiếu sáng
ở đây ta lấy công suất của đèn chiếu sáng là 10 W/1m
2
* Công suất đèn chiếu sáng phòng 2 tầng 1 là
Q
22 p
= 10.183,75 = 1837,5 W.
* Công suất đèn chiếu sáng phòng 3 tầng 9 là
Q
32 p
= 10.87,75 = 877,5 W.
3.2.3. Nhiệt do ngời toả ra Q
3
Nhiệt do ngời toả vào không khí bao gồm 2 phần: Nhiệt hiện q
h
(do
truyền bằng đối lu và bức xạ) và nhiệt ẩn do bay hơi nớc (mồ hôi, hơi thở ) q
w
.
q = q
h
+ q
w
Khi tính toán thông gió và điều tiết không khí ta chỉ tính đến thay đổi
trạng thái của không khí và cả nhiệt độ, độ ẩm, do đó phải tính theo nhiệt toả
toàn phần.
14
Website: Email : Tel (: 0918.775.368
Q
3

= n.q
n - là số ngời trong không gian điều hoà
q - là nhiệt toàn phần, chọn q = 125 W/ngời, theo [1].
* Nhiệt do ngời toả ra ở phòng 2 tầng 1 là: có 12 ngời
Q
23 p
= 12.125 = 1500 W.
* Nhiệt do ngời toả ra ở phòng 3 tầng 9 là:
Q
33 p
= 4.125 =500W.
3.2.4 Nhiệt do bán thành phẩm đa vào Q
4
Q
4
= G
4
.C
p
.(t
2
-t
1
) + W
4
.r ,W
Trong đó :
G
4
- là khối lợng bán thành phẩm đa vào, kg/s

C
p
- là nhiệt dung riêng khối lợng bán thành phẩm , kJ/kgK
W
4
- là lợng ẩm toả ra (hoặc ngng tụ vào) bán thành phẩm
r - là nhiệt ẩm hoá hơi của nớc, r = 2442 kJ/kg (ở 25
0
C)
Do đây là trụ sở toà báo Kinh Tế nên chỉ có nhân viên, cán bộ của toà
báo họat động, do đó bỏ qua lợng nhiệt do các nhân tố khác sinh ra vì rất nhỏ.
Q
4
= 0 kW
3.2.5 Nhiệt toả từ thiết bị trao đổi nhiệt Q
5
Q
5
=

tb
.F
tb
(t
tb
-t
T
) , W

tb

- hệ số toả nhiệt đối lu và bức xạ từ vách thiết bị trao đổi
nhiệt,W/m
2
K.
F
tb
- Diện tích bề mặt trao đổi nhiệt, m
2
.
t
tb
-t
T
- Hiệu nhiệt độ bề mặt thiết bị và nhiệt độ phòng, K.
15
Website: Email : Tel (: 0918.775.368
Do đây là trụ sở toà báo Kinh Tế nên không có thiết bị trao đổi nhiệt, vì
vậy
Q
5
= 0
3.2.6 Nhiệt toả do bức xạ mặt trời qua kính Q
6
Q
6
= I
sd
.F
k
.

1
.

2
.

3

4
,W
I
sd
- Cờng độ bức xạ mặt trời lên mặt đứng, phụ thuộc vào hớng Bắc
-Nam - Đông - Tây: Theo [1]
I
B
sd
= 122 W/ m
2
; I
N
sd
= 0
I
D
sd
= 569 W/ m
2
; I

T
sd
= 569 W/ m
2
;
F
k
- diện tích kính chịu bức xạ tại thời điểm tính toán, m
2
;

1
- Hệ số trong suốt của kính:


1
= 0,9 (cửa kính);


1
= 0,81(vách kính);

2
- Hệ số bám bẩn


2
= 0,8

3

- Hệ số bức xạ


3
= 0,75(cửa kính);


3
= 0,79(vách kính);

4
- Hẹ số tán xạ do che nắng


4
= 0,05(cửa kính);


4
= 0,7(vách kính);
Lấy theo [1].
Ta tính nhiệt toả do bức xạ mặt trời qua cửa kính và vách kính, vách kính
chỉ nằm ở các phòng 3 của các tầng 4,8 và 9 ở tờng hớng Tây.
* Nhiệt tỏa do bức xạ mặt trời qua kính ở tờng hớng Bắc
16
Website: Email : Tel (: 0918.775.368
- Phòng 2 tầng 1: ở hớng bắc phòng 2 tầng 1 chỉ là tờng và cửa gỗ tiếp
xúc với hành lang nên
Q
26 p

= 0.
- Phòng 3 tầng 9 : hớng bắc phòng 3 tầng 9 chỉ là tờng và cửa gỗ tiếp
xúc với hành lang nên
Q
36 p
= 0.
* Nhiệt tỏa do bức xạ mặt trời qua kính ở tờng hớng Đông
- Phòng 2 tầng 1:
Q
26 p
=569. 37,5. 0,9. 0,8. 0,75. 0,05
Q
26 p
=576,112 W.
- Phòng 3 tầng 9:
Q
36 p
= 0 W (do không có kính).
* Nhiệt tỏa do bức xạ mặt trời qua kính ở tờng hớng Nam
Tại Hà Nội, hớng Nam cờng độ bức xạ mặt trời lên kính I
N
sd
= 0 nên:
Q
Nam6
= 0.
* Nhiệt tỏa do bức xạ mặt trời qua kính ở tờng hớng Tây
- Phòng 2 tầng 1:
Q
26 p

= 569. 22,5. 0,9. 0,8. 0,75. 0,05
Q
26 p
= 345,67 W.
- Phòng 3 tầng 9 : Bức xạ mặt trời lên vách kính
Q
36 p
=569. 24,4. 0,81. 0,8. 0,79. 0,7
Q
36 p
=5015,88 W.
3.2.7 Nhiệt toả do bức xạ mặt trời qua bao che Q
7
17
Website: Email : Tel (: 0918.775.368
Thành phần này toả nhiệt vào trong phòng do bức xạ mặt trời làm cho
kết cấu bao che nóng hơn mức bình thờng, ở đây chủ yếu tính cho mái ở tầng
9. Theo công thức 3.20[1].
Q
7
= 0,055. F. k.
s

. I
s
, W.
k- Hệ số truyền nhiệt qua kết cấu bao che , W/m
2
K ;
F - Diện tích trần, m

2
.

s

- Hệ số hấp thụ bức xạ mặt trời của vật liệu kết cấu bao che,
s

= 0,65 Theo bảng 4.10 [1].
I
s
- Cờng độ bức xạ mặt trời. I
s
= 928 Theo bảng 3.3 [1].
k =

++
Ni
i
t



11
1
t

,
N

: Hệ số toả nhiệt phía trong và ngoài nhà.

t

= 10 W/ m
2
K ;
N

= 20 W/ m
2
K. Theo [1].
Tại Hà Nội với điều hoà cấp 3 lấy k định hớng theo bảng 3.4 [1] có:
k = 1,88 W/ m
2
K (với trần bêtông).
* Tính nhiệt bức xạ qua bao che mái của tầng 9:
- Tính cho phòng 1 và phòng 2 tầng 9: Do diện tích phòng 1 bằng phòng
2 nên:
Q
17 p
= Q
27 p
= 0,055. 1,88. 206,25. 0,65. 928
Q
17 p
= Q
27 p
= 12864 W.
- Tính cho phòng 3 tầng 9:

Q
37 p
= 0,055. 1,88. 87,75. 0,65. 928
Q
37 p
= 5473, 04 W.
18
Website: Email : Tel (: 0918.775.368
3.2.8 Nhiệt toả do không khí rò lọt qua cửa Q
8
Q
8
= G
8
. (I
N
- I
T
), W.
G
8
- Lu lợng không khí rò lọt qua cửa mở hoặc khe cửa, kg/s
G
8
=

. L
8
= 1,2. 1,5. V, kg/s.
V - Thể tích phòng, m

3
;

- Khối lợng riêng không khí,

= 1,2 , kg/m
3
.
L
8
= 1,5. V, m
3
/h;
I
N
, I
T
- Entanpy không khí ngoài trời và trong nhà, J/kg;
Theo thông số nhiệt độ và độ ẩm cho điều hoà cấp 3 ở Hà Nội tra đồ thị
I-d có :
t
T
= 25
0
C; t
N
= 32,8
0
C;

T

= 65 %;
N

= 66 %
I
T
= 59 kJ/kg; I
N
= 88 kJ/kg;
I
N
- I
T
= 88 - 59 = 29 kJ/kg.
* Nhiệt do không khí rò lọt qua cửa ở phòng 2 tầng 1 là: V
2p
=826,875m
3
.
G
28 p
= 1,2. 1.5. 826,875 = 1488,375 kg/h = 0,413 kg/s.
Q
28 p
= 0,413. 29 = 11,99 kW = 11990 W.
* Nhiệt do không khí rò lọt qua cửa ở phòng 3 tầng 9 là:
V
3p

= 263,25 m
3
.
G
38 p
= 1,2. 1,5. 263,25 = 473,85 kg/h = 0,131 kg/s.
Q
38 p
= 0,131. 29 = 3,817 kW = 3817 W.
3.2.9 Nhiệt thẩm thấu qua vách Q
9
19
Website: Email : Tel (: 0918.775.368
Nhiệt thẩm thấu qua kết cấu bao che do chênh lệch nhiệt độ bên ngoài
và bên trong nhà đợc tính theo công thức 3.23 [1].
Q
9
=

k
i
. F
i
.
i
t
k
i
- Hệ số truyền nhiệt qua kết cấu bao che thứ i, W/m
2

K;
F
i
- Diên tích bề mặt kết cấu bao che thứ i, m
2
;
i
t
- Hiệu nhiệt độ bên trong và bên ngoài nhà của kết cấu bao che thứ
i, K;
Các phòng của công trình đợc tính toán nhiệt thẩm thấu qua 2 loại vách
đó là :
+ Vách tiếp xúc với không khí bên ngoài;
i
t
= 32,8- 25 = 7,8 K.
+ Vách tiếp xúc với hành lang ;
i
t
= (32,8- 25). 0,7 = 5,46 K.
Nhiệt thẩm thấu qua vách gồm : nhiệt thẩm thấu qua tờng, nhiệt thẩm
thấu qua cửa kính, và nhiệt thẩm thấu qua vách kính.
3.2.9.1 Nhiệt thẩm thấu qua tờng Q
T9

Tờng gồm 2 lớp vữa và một lớp gạch, có các thông số nh sau:

The công thức 3.24 [1]

Q

T9
= k
9
. F
9
.

t
9
.

k
9
=

++
Ni
i
t



11
1
, W/ m
2
K

Stt Vật liệu

, m

, W/mK
1 Lớp vữa 0,03 0,6
2 Gạch 0,22 0,7
20
Website: Email : Tel (: 0918.775.368
T

= 10 W/m
2
K ;
N

= 20 W/ m
2
K;
i

,
i

- Bề dày và hệ số dẫn nhiệt của vật liệu xây dựng, m,W/mK;

t
9
+ Vách tiếp xúc trực tiếp với không khí ngoài trời

t = t
N

- t
T
;
+ Vách tiếp xúc với không gian đệm :

t= 0,7 (t
N
-t
T
);
+ Vách tiếp xúc trực tiếp với không gian có điều hoà không khí


t= 0.
- Hệ số truyền nhiệt qua tờng :
k =
20
1
7,0
22,0
6,0
03,0
.2
10
1
1
+++
= 1,77 W/ m
2
K.

* Với tờng tiếp xúc trực tiếp với không khí bên ngoài:
- Tính cho phòng 2 tầng 1
Q
29tp
= 1,77. 54,75. 7,8
Q
29tp
= 755,78 W.
- Tính cho phòng 3 tầng 9:
Q
39tp
= 1,77. 11,4. 7,8
Q
39tp
= 157,38 W.
* Tờng tiếp xúc với không gian đệm:
- Tính cho phòng 2 tầng 1:
Q
29tp
= 1,77. 49,5. 5,46
Q
29tp
= 478,37 W.
- Tính cho phòng 3 tầng 9:
Q
39tp
= 1,77. 28. 5,46
Q
39tp
= 271 W.

Kết quả:
Nhiệt thẩm thấu qua tờng xây ở phòng 2 tầng 1 và phòng 3 tầng 9 là
Q
29tp
= 755,78+478,37=1254,15 W.
Q
39tp
= 157,38+271=428,38 W.
21
Website: Email : Tel (: 0918.775.368
3.2.9.2 NhiÖt thÈm thÊu qua kÝnh vµ v¸ch kÝnh Q
k9
* §èi víi kÝnh ta cã: HÖ sè truyÒn nhiÖt qua kÝnh 1 líp dµy 0,005m cã
λ
= 0,12 W/mK.
k
K
=
20
1
12,0
005,0
10
1
1
++
k
K
= 5,2 W/m
2

K
- TÝnh cho phßng 2 tÇng 1:

Q
29Kp
= 5,2. 109,5. 7,8
Q
29Kp
= 4441 W.
* §èi víi v¸ch kÝnh: V¸ch kÝnh co chiÒu dµy 0,05m cã hÖ sè truyÒn
nhiÖt k
VK
= 6,12 W/m
2
K theo [1].
- TÝnh cho phßng 3 tÇng 9:
Q
39VKp
= 6,12. 24,6. 7,8
Q
39VKp
= 1183,85 W.
3.2.9.3 NhiÖt thÈm thÊu qua cöa gç Q
CG9
Cöa gç dµy 40mm cã hÖ sè dÉn nhiÖt
λ
= 0,3 W/mK.
k
CG
=

20
1
3,0
04,0
10
1
1
++
= 3,6 W/m
2
K.

t
∆
= 0,7(t
N
-t
T
) = 5,46 K.
- TÝnh cho phßng 2 tÇng 1:
Q
29CGp
= 3,6. 4,5. 5,46
22
Website: Email : Tel (: 0918.775.368
Q
29CGp
= 88,452 W.
- Tính cho phòng 3 tầng 9:
Q

39CGp
= 3,6. 8. 5,46
Q
39CGp
= 157,2 W.
* Kết quả tổng nhiệt thẩm thấu qua vách là:
- Tính cho phòng 2 tầng 1:
Q
29 p
= Q
29tp
+ Q
29Kp
+ Q
29CGp
Q
29 p
= 1254,15+4441+88,452
Q
29 p
= 5783,6 W.
- Tính cho phòng 3 tầng 9:
Q
39 p
= Q
39tp
+ Q
39VKp
+ Q
39CGp

Q
39 p
= 428,88+1183,85+157,2
Q
39 p
= 1759,80 W.
3.2.10 Nhiệt thẩm thấu qua trần Q
10
Q
10
= k
10
. F
10
.
10
t
, W.
k
10
- Hệ số truyền nhiệt qua trần , W/m
2
K;
F
10
- Diện tích trần hoặc mái , m
2
;
10
t

- Hiệu nhiệt độ trong và ngoài trần , K.
* Tính nhiệt thẩm thấu qua trần phòng 1, 2, 3 tầng 9:
- Trần có kết cấu nh sau :
1 lớp vữa trát dày 30 mm , có hệ số dẫn nhiệt

= 0,6 W/mK;
1 lớp bêtông cốt thép dày 200mm , có hệ số dẫn nhiệt

= 1,5 W/mK.
10
t
= 7,8K
23
Website: Email : Tel (: 0918.775.368
k =

++
Ni
i
t



11
1
, W/ m
2
K
k =
20

1
5,1
2,0
6,0
03,0
10
1
1
+++
= 3 W/ m
2
K.
- Phòng 1 và 2 tầng 9 có diện tích phòng nh nhau nên có :
Q
110 p
= Q
210 p
= 3. 206,25. 7,8
Q
110 p
= Q
210 p
= 4826,3 W.
- Phòng 3 :
Q
310 p
= 3. 87,75. 7,8
Q
310 p
= 2053,4 W.

* Tính nhiệt thẩm thấu qua trần phòng 3 tầng 1:
Trần gồm 1 lớp bêtông dày 200mm , có trát và lát gạch, theo bảng 3.4[1]
có k định hớng bằng 1,88 W/ m
2
K. ở trên phòng 3 tầng 1 là hành lang tầng 2
nên ta tính la trần tiếp xúc với không gian đệm,
10
t
= 0,7(t
N
- t
T
)K.

10
t
= 5,46 K.
Q
3p
= 1,88. 5,5. 5,46
Q
3p
= 56,50 W.
3.2.11 Nhiệt thẩm thấu qua nền Q
11

Phía dới của sàn là không gian đệm tính giống nh nhiệt thẩm thấu qua
trần
Q
11

= k
11
. F
11
.
11
t
, W
K
11
- Hệ số truyền nhiệt của nền , W/ m
2
K;
F
11
- Diện tich nền , m
2
;
24
Website: Email : Tel (: 0918.775.368
11
t
- Hiệu nhiệt độ trong và ngoài nhà , K.
lấy
11
t
= 0,7. (t
N
- t
T

) = 5,46 K
Nhiệt thẩm thấu qua nền ta tính cho phòng 1, 2, 3 tầng 1 ở dới là tầng
hầm, và 1 phần nền của phòng 1 tầng 2 và nền của phòng 3 tầng 3. Nền của
các phòng ở đây đều có cấu tạo nh nhau giống nh trần của phòng 3 tầng 1 (đã
tính ở phần trên), lấy k = 1,88 W/ m
2
K. Theo [1].
* Nhiệt thẩm thấu qua nền tầng 1:
- Tính cho phòng 1 :
Q
111 p
= 1,88. 182,25. 5,46
Q
111 p
= 1871 W.
- Tính cho phòng 2 :
Q
211p
= 1,88. 183,75. 5,46
Q
211p
= 1886,12 W.
- Tính cho phòng 3 :
Q
311p
= 1,88. 28,125. 5,46
Q
311p
= 288,69 W.
* Nhiệt thẩm thấu qua nền phòng 1 tầng 2: diện tích 1 phần nền tiếp súc

với không gian đệm của phòng 1 tầng 2 là 20,5 m
2
.
Q
111 p
= 1,88. 20,5. 5,46
Q
111 p
= 210,42 W.
* Nhiệt thẩm thấu qua nền phòng 3 tầng 3:
Q
311p
= 1,88. 87,75. 5,46
Q
311p
= 901 W = 0,901 kW.
3.3 Tính toán lợng ẩm thừa W
TH
Ta tính lợng ẩm thừa cho phòng 2 tầng 1 và phòng 3 tầng 9, kết quả tính
toán các phòng còn lại đợc tập hợp từ bảng 15 đến bảng 16.
25