Thiết kế hệ thống ĐHKK theo phương pháp Carrier

TRƯỜNG ĐẠI HỌC VĂN LANG
KHOA KỸ THUẬT NHIỆT LẠNH
1
Tính toán Phụ tải lạnh theo phương pháp Carrier
01/09/2013
TÍNH TOÁN HỆ THỐNG ĐIỀU HÒA KHÔNG KHÍ
THEO PHƯƠNG PHÁP CARRIER
GV: Ths.Nguyễn Duy Tuệ
TÍNH TOÁN PHỤ TẢI LẠNH THEO
PHƯƠNG PHÁP CARRIER
2
Tính toán Phụ tải lạh theo phương pháp Carrier
01/09/2013
MỤC TIÊU
3
-
Sinh viên hiểu và tính toán được phụ tải lạnh
của hệ thống ĐHKK trung tâm theo phương pháp
Carrier
-
Sinh viên thành lập được các sơ đồ hệ thống
ĐHKK
Tính toán Phụ tải lạh theo phương pháp Carrier
01/09/2013
NỘI DUNG
4
Tính toán nhiệt hiện thừa và nhiệt ẩn thừa
Tính toán Phụ tải lạh theo phương pháp Carrier
Thành lập sơ đồ ĐHKK 1 cấp loại thẳng
01/09/2013
Thành lập sơ đồ ĐHKK 1 cấp có sấy bổ sung

Thành lập sơ đồ ĐHKK 2 cấp
Chọn thông số thiết kế
5
Chọn thông số thiết kế
01/09/2013
Khi bắt đầu tiến hành thiết kế hệ thống ĐHKK ta
tiến hành khảo sát và thực hiện các yêu cầu sau:
- Vị trí công trình:
- Công trình này lắp đặt ở đâu? Vĩ độ?
- Hướng tòa nhà? Nằm ở khu vực nào? ( Bệnh
viện, trường học, chợ búa )
- Mục đích sử dụng: Khách sạn, nhà hát, rạp chiếu
bóng….? Để có tiêu chuẩn thích hợp
- Nhiệt độ và độ ẩm:
- Ta tiến hành lựa chọn các thông số nhiệt độ, độ
ẩm ban đầu cho việc thiết kế.

Tính toán Phụ tải lạh theo phương pháp Carrier
6
Chọn thông số thiết kế
01/09/2013
+ Nhiệt độ, độ ẩm ngoài trời ( t
N
,
ϕ
N
)
Thông số này ta chọn theo vùng khí hậu mà công
trình lắp đặt, có thể tham khảo bảng sau:

Tính toán Phụ tải lạh theo phương pháp Carrier
7
Chọn thông số thiết kế
01/09/2013
+ Nhiệt độ, độ ẩm trong phòng ( t
T
,
ϕ
T
)
Theo yêu cầu công nghệ hoặc theo nhu cầu tiện
nghi của con người. Nhưng không được chênh lệch
quá lớn giữa nhiệt độ ngoài trời và trong nhà quá
lớn, chỉ trong khoảng 6-8 độC. Có thể thiết kế các
vùng đệm


Tính toán Phụ tải lạh theo phương pháp Carrier
dry-bulb temperature
dry-bulb temperature
humidity ratio
humidity ratio
80°F
[26.7°C]
80
80
°
°
F

F
[26.7
[26.7
°
°
C]
C]
70°F
[21.2°C]
70
70
°
°
F
F
[21.2
[21.2
°
°
C]
C]
comfort zone
comfort zone
A
A
8
Chọn thông số thiết kế
01/09/2013
- Cấu trúc xây dựng, đặc điểm bố trí các thiết bị,
nguồn phát nhiệt như máy tính, chiếu sáng….

- Tốc độ không khí: không được quá lớn, thường
chọn 0,25m/s.
- Lượng gió tươi : đảm bảo tối thiểu 20m
3
/h.người
- Độ ồn: Rất nghiêm ngặt đối với công trình quan
trọng như bệnh viện, phòng ngủ khách sạn…
- Độ sạch của không khí: khi thiết kế các phòng
sạch như: phòng mổ, phòng lắp ráp linh kiện điện
tử, cơ khí chính xác….theo tiêu chuẩn riêng
- Tính thẩm mĩ: bố trí thiết bị cho phù hợp


Tính toán Phụ tải lạh theo phương pháp Carrier
9
Tính toán nhiệt hiện thừa
và nhiệt ẩn thừa
01/09/2013
1. Mục đích:
Nhằm duy trì nhiệt độ và độ ẩm thích hợp trong
không gian điều hòa. Vì vậy ta phải loại bỏ một số
yếu tố bất lợi luôn phát sinh trong quá trình này là
lượng nhiệt thừa và lượng ẩm thừa phát sinh
Đối với nhiệt thừa để dễ dàng khảo sát ta chia
thành 2 nguồn chính như sau:
+ Nguồn nhiệt xâm nhập từ bên ngoài: qua kết
cấu bao che, do bức xạ, do lọt gió
+ Nguồn nhiệt xuất hiện từ bên trong : nhiệt tỏa
ra do người, thiết bị

Tính toán Phụ tải lạh theo phương pháp Carrier
10
Tính toán Phụ tải lạh theo phương pháp Carrier
01/09/2013
Tính toán nhiệt hiện thừa
và nhiệt ẩn thừa
11
Tính toán Phụ tải lạh theo phương pháp Carrier
01/09/2013
Tính toán nhiệt hiện thừa
và nhiệt ẩn thừa
+ Tổng nhiệt thừa Q
0
:
Q
0
= Q
h
+ Q
â
Q
h
= Q
hf
+ Q
hN
Q
â
= Q
âf

+ Q
âN

Q
o
: Năng suất lạnh của hệ thống( kW )
Q
h
: Tổng nhiệt hiện của hệ thống ( kW )
Q
â
: Tổng nhiệt ẩn của hệ thống (kW)
Q
hf
: Nhiệt hiện phòng ( kW )
Q
âf
: Nhiệt ẩn phòng ( kW )
Q
hN,âN
: Nhiệt hiện và nhiệt ẩn do thông gió (kW)

12
Tính toán Phụ tải lạh theo phương pháp Carrier
01/09/2013
Tính toán nhiệt hiện thừa
và nhiệt ẩn thừa
13
Tính toán nhiệt hiện thừa
và nhiệt ẩn thừa

2. Xác định lượng nhiệt hiện thừa phòng:
Gồm các thành phần:
Q
hf
= Q
1
+ Q
2
+ Q
3
+ Q
4h
, ( kW )
Q
1
: Nhiệt truyền qua kết cấu bao che ( kW )
Q
2
: Nhiệt do bức xạ qua kính và mái ( kW )
Q
3
: Nhiệt tỏa ra trong không gian điều hòa (kW)
Q
4h
: Nhiệt hiện do lọt gió ( kW )

14
)./(,
11
1

02
CmWK
TN
αλ
δ
α
++
=
a. Nhiệt truyền qua kết cấu bao che – Q
1



Q
1
= ΣK
i
.F
i
.( t
N
– t
T
), kW
Trong đó :
Q
1
: nhiệt truyền qua tường, cửa kính hay sàn, (W)
F
i

: diện tích truyền nhiệt bề mặt tường, cửa, sàn
tương ứng , (W)
K
i
: hệ số truyền nhiệt các kết cấu bao che

Tính toán Phụ tải lạh theo phương pháp Carrier
01/09/2013
Tính toán nhiệt hiện thừa
và nhiệt ẩn thừa
15
Trong đó :
δ : bề dày vách, (m)
λ : hệ số dẫn nhiệt của vật liệu, (W/m.độC)
α
N
: hệ số tỏa nhiệt giữa mặt ngoài tường với
không khí - α
N
=20 W/m
2
.
0
C nếu tiếp xúc trực tiếp với
không khí ngoài trời - α
N
=10 W/m
2
.
0

C khi tiếp xúc
qua một không gian không điều hòa
α
T
: hệ số tỏa nhiệt giữa mặt trong tường với
không khí trong phòng α
T
=10 W/m
2
.
0
C

Tính toán Phụ tải lạh theo phương pháp Carrier
01/09/2013
Tính toán nhiệt hiện thừa
và nhiệt ẩn thừa
16
∆t : hiệu nhiệt độ ngoài trời và phòng, (
o
C). Ta có
một số trường hợp cụ thể sau:
+ Tường tiếp xúc trực tiếp với bề mặt ngoài trời
được tính : ∆t

= t
N
- t
T
+ Tường tiếp xúc qua một không gian không điều

hòa : ∆t

= 0,7(t
N
- t
T
)
+ Từơng tiếp xúc qua hai không gian không điều
hòa : ∆t

= 0,4(t
N
- t
T
)
+ Sàn phía dưới là không gian không điều hòa :
∆t

= 0,5(t
N
- t
T
)

Tính toán Phụ tải lạh theo phương pháp Carrier
01/09/2013
Tính toán nhiệt hiện thừa
và nhiệt ẩn thừa
17
)./(,.

02
max
CmW
tt
tt
K
TN
s
N
N
N
−
−
=
α
Ngoài ra ta phải kiểm tra điều kiện đọng sương ở
vách có nhiệt độ cao hơn. Hệ số truyền nhiệt của
vách K phải nhỏ hơn K
max

Trong đó:
t
N
s
: là nhiệt độ đọng sương của không khí nóng
tiếp xúc với vách

Tính toán Phụ tải lạh theo phương pháp Carrier
01/09/2013
Tính toán nhiệt hiện thừa

và nhiệt ẩn thừa
18
b. Bức xạ nhiệt qua kính và mái Q
2 :
+ Bức xạ nhiệt qua kính- Q
2

kính
:
- Truyền nhiệt bức xạ là truyền nhiệt dạng sóng
giữa 2 vật cách xa nhau mà không cần tiếp xúc. Ở
đây là mặt trời và không gian điều hòa.
- Nếu gọi Q là nhiệt lượng bức xạ từ mặt trời
chiếu đến một mặt phẳng thì một phần nhiệt lượng
sẽ phản xạ ra ngoài là Q
r
, nhiệt lượng bị hấp thụ Q
a

và nhiệt lượng xuyên thấu Q
T


Tính toán Phụ tải lạh theo phương pháp Carrier
01/09/2013
Tính toán nhiệt hiện thừa
và nhiệt ẩn thừa
19
Ta có phương trình cân bằng nhiệt :
Q =Q

a
+Q
r
+Q
T
Chia 2 vế cho Q:
1 = Q
a
/Q + Q
r
/Q + Q
T
Vậy ta có: 1 = α + ρ + τ
α : hệ số hấp thụ
ρ : hệ số phản xạ
τ : hệ số xuyên qua
Để chuẩn bị cho các tính toán sau này, ta đưa ra
khái niệm kính cơ bản. Ta gọi kính cơ bản là loại
kính trong suốt, dày 3 mm, có hệ số hấp thụ
α
=6%,
hệ số phản xạ
ρ
=8%.


Tính toán Phụ tải lạh theo phương pháp Carrier
01/09/2013
Tính toán nhiệt hiện thừa
và nhiệt ẩn thừa

20
Nhiệt truyền qua kính được tính theo công thức:
Q
2kinh
= F
k
.R.ε
c
.ε
ds
.ε
mm
.ε
kh
.ε
k
.ε
m
(W) ( * )
F
k
: diện tích kính – m
2
.
ε
c
: Hệ số tính đến độ cao H nơi đặt kính cao hơn
mực nước biển. ε
c
= 1 + (0,023. H)/1000

ε
ds
: Hệ số xét đến ảnh hưởng của sự tăng nhiệt
độ đọng sương của không khí ngoài trời với 20
0
C
ε
ds
= 1 – 0,13. (t
ds
– 20)/10
ε
mm
: Hệ số xét đến ảnh hưởng của mây mù. Chọn
bằng 1 do trời không mây.
ε
kh
: Nếu khung gỗ thì bằng 1. Nếu khung kim loại
thì ε
kh
= 1,17


Tính toán Phụ tải lạh theo phương pháp Carrier
01/09/2013
Tính toán nhiệt hiện thừa
và nhiệt ẩn thừa
21
+ Đến đây ta xét đến 4 trường hợp sau:
Trường hợp 1 : Ta sử dụng kính cơ bản, không

có rèm che
Trong công thức (*) R ta chọn trong bảng Dòng
nhiệt bức xạ qua kính cơ bản vào phòng
R : nhiệt lượng xâm nhập qua kính cơ bản W/m
2
ε
k
và ε
m
: hệ số kính và hệ số mặt trời ta chọn
bằng 1


Tính toán Phụ tải lạh theo phương pháp Carrier
01/09/2013
Tính toán nhiệt hiện thừa
và nhiệt ẩn thừa
22
Tính toán Phụ tải lạh theo phương pháp Carrier
01/09/2013
Tính toán nhiệt hiện thừa
và nhiệt ẩn thừa
23
Trường hợp 2 : Ta sử dụng kính cơ bản, có
rèm che
Trong công thức (*) R ta chọn trong bảng Dòng
nhiệt bức xạ qua kính cơ bản vào phòng
R : nhiệt lượng xâm nhập qua kính cơ bản W/m
2
ε

k
: hệ số kính - chọn bằng 1
ε
m
: hệ số mặt trời xét đến ảnh hưởng của màn
che đối với bức xạ mặt trời - ta chọn trong bảng
sau:


Tính toán Phụ tải lạh theo phương pháp Carrier
01/09/2013
Tính toán nhiệt hiện thừa
và nhiệt ẩn thừa
24
Tính toán Phụ tải lạh theo phương pháp Carrier
01/09/2013
Tính toán nhiệt hiện thừa
và nhiệt ẩn thừa
25
Trường hợp 3: Ta sử dụng kính nào đó, khác
với kính cơ bản và không có rèm che
Trong công thức (*) R ta chọn trong bảng Dòng
nhiệt bức xạ qua kính cơ bản vào phòng
R : nhiệt lượng xâm nhập qua kính cơ bản W/m
2
ε
m
: hệ số mặt trời – chọn bằng 1
ε
k

: hệ số kính - chọn theo bảng dưới đây


Tính toán Phụ tải lạh theo phương pháp Carrier
01/09/2013
Tính toán nhiệt hiện thừa
và nhiệt ẩn thừa