Thiết kế hệ thống điều hòa không khí công trình Bệnh viện quân đội 354 (Tổng cục Hậu cần)

TRƯỜNG ĐẠI HỌC NHA TRANG
KHOA CƠ KHÍ





NGUYỄN DUY ĐOÀN



THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐIỀU HÒA KHÔNG KHÍ
CÔNG TRÌNH BỆNH VIỆN QUÂN ĐỘI 354
(TCHC)

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC

CHUYÊN NGÀNH: CÔNG NGHỆ KỸ THUẬT NHIỆT LẠNH





GVHD: TS. TRẦN ĐẠI TIẾN


Nha Trang, tháng 07 năm 2013
i

LỜI CẢM ƠN

Sau bốn năm học tập và rèn luyện tại Trường Đại học Nha Trang, đến nay tôi
đang ở trong giai đoạn cuối của chương trình đào tạo và hoàn thành đồ án tốt nghiệp
đại học.
Để hoàn thành đồ án tốt nghiệp, tôi đã nhận được sự giúp đỡ vô cùng quý báu
ban chủ nhiệm khoa Cơ Khí đã tạo điều kiện hết sức thuận lợi, cùng sự chỉ bảo, sẵn
sàng giúp đỡ của các Thầy cô trong bộ môn Kỹ thuật Nhiệt-Lạnh.
Qua đây, tôi xin chân thành cảm ơn Ban giám hiệu Trường Đại học Nha Trang,
Ban chủ nhiệm khoa Cơ Khí cùng toàn thể các Thầy, Cô giáo đã tham gia giảng dạy
tôi trong suốt bốn năm qua.
Tôi xin gửi lời cảm ơn chân thành, lời biết ơn sâu sắc tới Thầy Trần Đại Tiến đã
trực tiếp hướng dẫn, tận tình chỉ bảo, đã tạo mọi điều kiện tốt nhất cho tôi hoàn thành
đồ án tốt nghiệp này.
Tôi xin gửi lời cảm ơn tới Cha, Mẹ, các Anh, Chị, và tất cả những người bạn đã
giúp đỡ tôi trong suốt chặng đường học tập củng như suốt thời gian làm đề tài tốt
nghiệp. Mọi người đã cho tôi động lực để hoàn thành khoá học và đề tài tốt nghiệp của
mình.
Tôi xin chân thành cảm ơn !

Nha Trang, tháng 07 năm 2013
Sinh viên thực hiện


Nguyễn Duy Đoàn

ii

DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT
- TCHC : Tổng cục hậu cần
- TCVN : Tiêu chuẩn Việt Nam.
- ĐHKK : Điều Hòa Không Khí.

- VRV : Hệ thống thay đổi lưu lượng môi chất lạnh (Variable Refrigerant
Volume).
- VRF : Hệ thống thay đổi lưu lượng môi chất lạnh (Variable Refrigerant
Flow ).
- CAV : Hệ thống ống gió lưu lượng không đổi (Constant Air volume).
- VAV : Hệ thống ống gió lưu lượng thay đổi (Variable Air Volume).
- VCD : Bộ điều chỉnh lưu lượng (Volume control Damper).
- FCU : Fan Coil Unit
- AHU : Air Handling Unit
iii

MỤC LỤC

LỜI CẢM ƠN i
DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT ii
MỤC LỤC iii
DANH MỤC BẢNG BIỂU vii
DANH MỤC HÌNH VẼ ix
LỜI NÓI ĐẦU xi
Chương I: TỔNG QUAN 1
I. TỔNG QUAN VỀ ĐIỀU HÒA KHÔNG KHÍ 1
1.1. Tổng quan 1
1.1.1. Sự hình thành và lịch sử phát triển của kỹ thuật điều hoà không khí 1
1.1.2. Vai trò và ứng dụng của điều hoà không khí 2
1.1.3. Ý nghĩa của điều hoà không khí 3
1.2. Ảnh hưởng của các yếu tố khí hậu đến con người và sản xuất 4
1.2.1. Ảnh hưởng của các yếu tố khí hậu đến con người 4
1.2.2. Ảnh hưởng của các yếu tố khí hậu đến sản xuất 5
1.3. Đặc điểm của các hệ thống điều hòa không khí hiện nay 6
1.3.1. Hệ thống điều hòa cục bộ 7

1.3.2. Máy điều hòa cửa sổ 7
1.3.3. Máy điều hòa tách 8
1.3.4. Hệ thống điều hòa tổ hợp gọn 10
1.3.5. Máy điều hòa nguyên cụm 10
1.3.6. Máy điều hòa VRV 10
1.3.7. Hệ thống điều hòa trung tâm nước 13
II. Tổng quan về công trình Bệnh viện 354 (TCHC) 15
1.4. Chọn cấp điều hòa không khí cho công trình 17
1.5. Chọn các thông số thiết kế trong nhà 19
1.5.1. Nhiệt độ, độ ẩm 19
1.5.2. Gió tươi và hệ số thay đổi không khí 19
iv

1.5.3. Độ ồn cho phép 20
1.5.4. Tốc độ không khí 20
Chương II: TÍNH TOÁN NHIỆT TẢI CÔNG TRÌNH 21
2.1. Nhiệt hiện bức xạ qua kính Q
11
22
2.2. Nhiệt hiện truyền qua mái bằng bức xạ và do t, Q
21
27
2.3. Nhiệt truyền qua vách Q
22
29
2.3.1. Nhiệt truyền tường, Q
22t
29
2.3.2. Nhiệt truyền qua cửa ra vào, Q
22c

32
2.3.3. Nhiệt truyền qua kính cửa sổ, Q
22k
33
2.4. Nhiệt hiện truyền qua nền Q
23
33
2.5. Nhiệt hiện tỏa do đèn chiếu sáng Q
31
34
2.6. Nhiệt hiện tỏa ra do máy móc Q
32
36
2.7. Nhiệt hiện và ẩn do người tỏa Q
4
37
2.7.1. Nhiệt hiện do người tỏa vào phòng, Q
4h
37
2.7.2. Nhiệt ẩn do người tỏa ra, Q
4â
38
2.8. Nhiệt hiện và ẩn do gió tươi mang vào, Q
hN
và Q
âN
39
2.9. Nhiệt hiện và ẩn do gió rò lọt mang vào, Q
5h
và Q

5â
40
2.10. Các nguồn nhiệt khác, Q
6
42
2.11. Xác định phụ tải lạnh 42
Chương III: THÀNH LẬP VÀ TÍNH TOÁN SƠ ĐỒ ĐIỀU HÒA 43
3.1. Lựa chọn sơ đồ điều hòa không khí 43
3.2. Sơ đồ tuần hoàn không khí 1 cấp 44
3.3. Tính toán sơ đồ điều hòa không khí 44
3.3.1. Đồ thị t – d và xác định các thông số trên đồ thị 48
Chương IV: CHỌN HỆ THỐNG ĐHKK VÀ CÁC THIẾT BỊ 52
4.1. Lựa chọn hệ thống điều hòa không khí 52
4.2. Chọn thiết bị đường ống 57
4.2.1. Tính chọn bộ chia gas REFNET Joints 57
4.2.2. Tính chọn kích cỡ ống đồng 59
4.2.3. Tính chọn kích cỡ ống nước ngưng 60
v

Chương V: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG VẬN CHUYỂN VÀ PHÂN PHỐI
KHÔNG KHÍ 62
5.1. Tính toán thiết kế ống gió tươi 62
5.1.1. Tính tiết diện đường ống gió 62
5.1.2. Xác định tổn thất áp suất trên ống gió: 64
5.2. Tính toán hệ thống hút gió nhà vệ sinh 66
5.2.1. Giới thiệu chung 66
5.3. Hệ thống thông gió phòng mổ (phòng loại 5) 74
5.3.1. Sơ đồ nguyên lí điều hòa không khí và thông gió phòng mổ 75
5.3.2. Các tiêu chuẩn của phòng mổ 75
5.3.3. Tính chọn cấp độ lọc, lưu lượng gió, cột áp quạt cho phòng sạch 77

5.4. Hệ thống thông gió tầng hầm 80
5.5. Hệ thống tăng áp cầu thang 85
5.5.1. Giới thiệu chung 85
5.5.2. Phân loại hệ thống 86
5.5.3. Các yêu cầu của hệ thống điều áp 86
5.5.4. Xác định lượng khí cấp 87
5.5.5. Tính toán hệ thống tăng áp cho công trình 89
5.5.5.1. Tính theo chế độ 1 89
5.5.5.2. Tính cho chế độ 2 90
5.5.6. Tính chọn quạt 92
Chương VI: TRANG BỊ TỰ ĐỘNG HÓA VÀ VẬN HÀNH HỆ THỐNG ĐIỀU HÒA
KHÔNG KHÍ 94
6.1. Trang bị tự động hóa 94
6.1.1. Hệ thống điện động lực 94
6.1.2. Hệ thống điều khiển. 95
6.2. Lắp đặt hệ thống điều hòa không khí 100
6.2.1. Định vị - lấy dấu 101
6.2.2. Lắp đặt hệ đường ống 101
6.2.3. Lắp đặt hệ thống đường ống dẫn không khí 104
vi

6.2.4. Quy trình thử kín đường ống môi chất của hệ VRV 106
6.2.5. Lắp đặt dàn nóng, dàn lạnh 107
6.3. Công tác vận hành 111
6.3.1. Vận hành máy nén 111
6.3.2. Vận hành các thiết bị tự động 111
6.4. Công tác bảo dưỡng và sửa chữa 112
KẾT LUẬN 113
TÀI LIỆU THAM KHẢO 114
PHỤ LỤC 115

vii

DANH MỤC BẢNG BIỂU

Bảng 1.1. So sánh ưu nhược điểm của 2 hệ thống 2 mảng và điều hòa trung tâm 9
Bảng 1.2 Kích thước các phòng trong công trình 16
Bảng 1.3. Thông số ngoài trời theo các cấp điều hòa 18
Bảng 1.4. Các thông số thiết kế trong nhà 19
Bảng 2.1: Bức xạ mặt trời lớn nhất xâm nhập qua kính cơ bản vào phòng. 24
Bảng 3.2: Diện tích tường, sàn của không gian điều hòa, m
2
25
Bảng 2.2: Hệ số tác động tức thời lựa chọn theo các hướng tính toán, m
2
. 26
Bảng 2.3: Số cửa sổ của các không gian điều hòa ở tầng 2, m
2
27
Bảng 2.4. Kết cấu của tường bao 30
Bảng 2.5 Chi tiết diện tích tiếp xúc với không khí của từng loại phòng 31
Bảng 2.6. Thiết bị điện của từng loại phòng 36
Bảng 2.7. Số người trong một phòng 38
Bảng 2.8: Kết quả tính toán nhiệt,đơn vị kW. 42
Bảng 3.1: Thông số các điểm nút tra được trên đồ thị. 49
Bảng 4.1 Chi tiết chọn dàn nóng cho khu A 53
Bảng 4.2 Chi tiết chọn dàn nóng cho khu B 53
Bảng 4.3 Chi tiết chọn dàn nóng cho khu C 54
Bảng 4.4. REFNET cho đường ống rẽ nhánh đầu tiên 59
Bảng 4.5. REFNET cho đường ống nhánh 59
Bảng 4.6. Kích cỡ ống đồng kết nối với dàn nóng 59

Bảng 4.7. Kích cỡ ống đồng kết nối giữa bộ chia gas và dàn lạnh 60
Bảng 4.8: Kích cỡ ống đồng giữa các bộ chia gas 60
Bảng 4.9. Kích cỡ ống nước ngưng 61
Bảng 5.1 Thông số kỹ thuật các đoạn ống cấp gió tươi cho tầng 1. 64
Bảng 5.2. Tổn thất áp suất qua Tê trên đoạn ống 65
Bảng 5.3. Tổn thất cục bộ trên đoạn ống 66
Bảng 5.4. Thông số quạt FANTECH model AP0402AA10/16 66
Bảng 5.5: Kích thước ống gió thải đoạn ống nhánh tầng 1. 69
viii

Bảng 5.6: Kích thước ống gió thải ống trục chính 70
Bảng 5.7: Tổn thất ma sát trên đoan ống nhánh 71
Bảng 5.8. Trở lực ma sát của trục ống hút gió thải. 72
Bảng 5.9 Trở lực cục bộ của trục ống hút gió thải 73
Bảng 5.9. Thông số quạt FANTECH model 12ALDW. 74
Bảng 5.10 Thông số quạt FANTECH 12ALDW 79
Bảng 5.11 Thông số quạt FANTECH 12ALSW 79
Bảng 5.12 Thông số các đoạn ống của hệ thống thong gió tầng hầm 83
Bảng 5.13 Thông số quạt FANTECH 18ALDW. 85
Bảng 5.14. Diện tích rò lọt qua cửa 87
Bảng 5.15. So sánh các thông số khác nhau của các bộ tiêu chuẩn 88
Bảng 5.16. Áp suất thiết kế 89
Bảng 5.17 Thông số quạt FANTECH 27ALDW. 93
ix

DANH MỤC HÌNH VẼ

Hình 1.1. Cấu tạo của máy nén cửa sổ 7
Hình 1.2. Cấu tạo máy điều hòa dạng tách 8
Hình 1.3. Sơ hệ thống VRV 11

Hình 1.4. Sơ đồ lắp đặt hệ thống VRV, VRF 11
Hình 1.5. Sơ đồ hệ thống trung tâm với chiller giải nhiệt nước 14
Hình 1.6 Công trình bệnh viện 354 15
Hình 2.1. Kết cấu xây dựng 28
Hình 2.2. Cấu trúc xây dựng của tường 30
Hình 3.1 : Sơ đồ tuần hoàn không khí một cấp 43
Hình 3.2. Sơ đồ tuần hoàn không khí 1 cấp 44
Hình 3.3. Điểm gốc trên ẩm đồ điều hòa không khí. 45
Hình 3.4. Sơ đồ tuần hoàn 1 cấp với các hệ số nhiệt hiện, hệ số đi vòng và quan hệ qua
lại với các điểm H, T, O, S,N 48
Hình 3.5: Các điểm N, T, H, C,O,V trên ẩm đồ không khí. 49
Hình 4.1 Sơ đồ khái quát công trình 52
Hình 4.2 Dàn nóng seri KX6 Mishubishi 54
Hình 4.3 Dàn lạnh 4 hướng thổi FDTC45KXE6 56
Hình 4.4. Bộ chia gas REFNET. 58
Hình 4.5. Yêu cầu kỹ thuật khi kết nối REFNET. 58
Hình 5.2: Miệng gió hút nhà vệ sinh. 68
Hình 5.3: Sơ đồ bố trí đường ống nhánh hệ thông gió nhà vệ sinh. 68
Hình 5.3 Mặt bằng phòng mổ 74
Hình 5.4 Hệ thống thông gió phòng mổ với AHU 75
Hình 5.5 Sơ đồ áp suất các phòng mổ 75
Hình 5.6 Bộ lọc HEPA 76
Hình 5.7. Không gian phòng mổ 77
Hình 5.8 FDU90KXE6 của hãng Mitshubishi 80
Hình 5.9. Sơ đồ bố trí của một kênh gió 82
x

Hình 5.10. Một số hệ thống điều áp dùng quạt cấp không khí. 86
Hình 6.1. Sơ đồ khái quát hệ thống điều khiển trung tâm của VRF, VRV 96
Hình 6.2. Sơ đồ kết nối thiết bị trong hệ thống SuperLink II 97

Hình 6.3. Giao diện màn hình của hệ thống Central control SC-SL3NA-AE 97
Hình 6.4. Công tác lắp đặt hệ thống điều hòa không khí VRV III. 100
Hình 6.5. Chi tiết treo ống nước ngưng 103
Hình 6.6 Chi tiết cách nhiệt ống gió 105
Hình 6.7. Chi tiết treo ống gió 105
Hình 6.8. Chi tiết lắp đặt dàn nóng 108
Hình 6.9. Đường dây điều khiển dàn nóng – dàn lạnh 109
Hình 6.10. Giới hạn đường dây điều khiển 110
Hình 6.11. Kết nối các module dàn nóng. 111
xi

LỜI NÓI ĐẦU

Công nghệ kỹ thuật nhiệt – lạnh là một ngành không thể thiếu đối với hầu hết các
ngành kinh tế và đời sống. Từ lĩnh vực sản xuất công nghiệp nặng, công nghiệp nhẹ,
du lịch…đến hàng hóa tiêu dùng đều có sự đóng góp của nó. Trong đó điển hình là kỹ
thuật điều hòa không khí.
Đối với nước ta, điều hòa không khí là lĩnh vực còn mới tuy nhiên với những lợi
ích mà nó đem lại thì hiện nay nó đã trở thành một lĩnh vực phát triển rất mạnh trong
cả nước. Với khí hậu nhiệt đới nóng ẩm quanh năm như nước ta luôn tạo cho con
người có cảm giác khó chịu khi làm việc cũng như nghỉ ngơi đặc biệt là vào mùa hè và
mùa đông. Ngoài ra một số ngành có công nghệ đặc biệt nó yêu cầu đòi hỏi có một chế
độ không khí nghiêm ngặt. Với những yêu cầu đó thì chỉ có kỹ thuật điều hòa không
khí mới có thể đáp ứng được.
Với mục đích giúp sinh viên nắm vững kiến thức đồng thời hiểu rõ hơn về hệ
thống điều hòa không khí, được sự giảng dạy, phân công và hướng dẫn trực tiếp từ
thầy TS.Trần Đại Tiến, em được giao nhiệm vụ “Thiết kế hệ thống điều hòa không
khí cho “ Bệnh viện quân đội 354 ( TCHC )”
Sau một thời gian, nay em đã hoàn thành đồ án được giao. Tuy nhiên với kiến
thức và kinh nghiệm thực tế còn hạn hẹp nên bài làm không thể tránh khỏi thiếu sót,

rất mong sự đóng góp chỉ bảo của thầy cô cùng các bạn.
Qua đây ẹm xin chân thành cảm ơn sự giúp đỡ của các thầy cô giáo trong bộ môn
Công nghệ kỹ thuật nhiệt - lạnh Trường đại học Nha trang đặc biệt là thầy TS.Trần
Đại Tiến đã giúp đỡ em rất nhiều để em có thể hoàn thành tốt đồ án này.
Nha trang, ngày 22 tháng 5 năm 2013.
Sinh viên thực hiện

Nguyễn Duy Đoàn
1

Chương I
TỔNG QUAN

I. TỔNG QUAN VỀ ĐIỀU HÒA KHÔNG KHÍ
1.1. Tổng quan
1.1.1. Sự hình thành và lịch sử phát triển của kỹ thuật điều hoà không khí.
Điều hoà không khí còn gọi là điều tiết không khí là quá trình tạo ra và giữ ổn
định các thông số trạng thái của không khí theo một chương trình định sẵn không phụ
thuộc vào điều kiện bên ngoài.
Khác với thông gió, trong hệ thống điều hoà, không khí trước khi thổi vào
phòng đã được xử lý về mặt nhiệt ẩm. Vì thế điều tiết không khí đạt hiệu quả cao
hơn thông gió.
Từ thời kì cổ đại con người đã biết đốt lửa để sưởi ấm vào mùa đông và dùng
quạt hoặc tìm những hành động mát mẻ vào mùa hè. Hoàng đế thành Rôm Avitus trị vì
từ năm 218 đến 222 đã cho đắp cả một ngọn núi tuyết trong vườn thượng uyển để mùa
hè có thể thưởng ngoạn những ngọn gió mát thổi vào cung điện.
Năm 1845 bác sỹ người Mỹ John Gorrie đã chế tạo máy lạnh nén khí đầu tiên để
điều hoà không khí cho bệnh viện tư của ông. Chính sự kiện này đã làm cho ông nổi
tiếng thế giới và đi vào lịch sử của kĩ thuật điều hoà không khí.
Năm 1850 nhà thiên văn học Piuzzi Smith người Scotlanh lần đầu tiên đưa ra dự

án điều hoà không khí phòng ở bằng máy lạnh nén khí. Sự tham gia của nhà bác học
nổi tiếng Rankine đã làm cho đề tài không những trở nên nghiêm túc mà còn làm cho
đông đảo mọi người quan tâm theo dõi.
Năm 1894 công ty Linde đã xây dựng một hệ thống điều hoà không khí bằng
máy lạnh amoniac dùng để làm lạnh và khử ẩm không khí mùa hè. Dàn lạnh đặt trên
trần nhà, không khí đối lưu tự nhiên, không khí lạnh từ trên đi xuống phía dưới do mật
độ lớn hơn.
Năm 1901 một chương trình khống chế nhiệt độ dưới 28
o
C với độ ẩm thích hợp
cho phòng hoà nhạc ở Monte Carlo được khánh thành. Không khí được đưa qua buồng
phun nước với nhiệt độ nước lã 10
o
C rồi cấp vào phòng.
2

Đúng thời điểm này, một nhân vật quan trọng đã xuất hiện đã đưa ngành điều hoà
không khí của Mỹ nói riêng và của toàn thế giới nói chung đến một bước phát triển rực
rỡ, đó là Willis H. Carrier. Chính ông là người đưa ra định nghĩa điều hoàkhông khí là
kết hợp sưởi ấm làm lạnh, gia ẩm, lọc và rửa không khí…tự động duy trì khống chế
trạng thái không khí không đổi phục vụ cho yêu cầu tiện nghi hoặc công nghệ.
Năm 1911 Cairrier đã làm đầu tiên xây dựng ẩm đồ của không khí ẩm và cắt
nghĩa tính chất nhiệt của không khí ẩm và các phương pháp xử lý để đạt được các
trạng thái yêu cầu.
Kỹ thuật điều hoà không khí bắt đầu chuyển mình và có những bước nhảy vọt đáng
kể, đặc biệt là vào năm 1921 Tiến Sỹ Willis H. Carrier phát minh ra máy lạnh ly tâm.
Năm 1930 lần đầu tiên hãng Du Pont De Nemours ở Mỹ đã sản xuất ra một loạt
các môi chất mới với tên thương mại là Freon rất phù hợp với yêu cầu của điều hoà
không khí. Chỉ từ khi đó điều hoà không khí mới có những bước nhảy vọt mới và nước
Mỹ trở thành nước có ngành công nghiệp điều hoà lớn nhất thế giới.

Đến năm 1932 bộ các hệ thống điều hoà không khí đã chuyển sang sử dụng môi
chất R12 (CCI
2
F
2
).
Ở Mỹ từ những năm 1945 điều hoà không khí trong ngành đường sắt phát triển
đến mức không còn một toa xe lửa nào là không trang bị điều hoà.
Điều hoà không khí thực sự lớn mạnh và tham gia vào các lĩnh vực khác nhau như:
- Điều hoà không khí cho các nhà máy công nghiệp…
- Điều hoà không khí cho các trại chăn nuôi …
- Điều hoà không khí cho các bệnh viện điều dưỡng …
- Điều hoà không khí cho các cao ốc nhà hát lớn…
- Điều hoà không khí cho các sinh hoạt khác nhau của con người….
Khoa học kỹ thuật càng ngày càng phát triển, đời sống con người ngày càng
được nâng cao thì điều hoà không khí càng ngày càng phát triển mạnh mẽ, ngày càng
có nhiều thiết bị, hệ thống điều hoà không khí hiện đại, gọn nhẹ rẻ tiền…
1.1.2. Vai trò và ứng dụng của điều hoà không khí
Điều hoà không khí là ngành kĩ thuật có khả năng tạo ra bên trong các công trình
kiến trúc một môi trường không khí trong sạch, có nhiệt độ, độ ẩm và vận tốc gió nằm
3

trong phạm vi ổn định phù hợp với sự thích nghi của cơ thể con người, làm cho con
người cảm thấy dễ chịu thoải mái không nóng bức về mùa hè, không rét buốt vào mùa
đông, bảo vệ sức khoẻ, phát huy năng suất lao động.
Ngoài mục đích tạo điều kiện tiện nghi cho cơ thể con người, điều hoà không khí
còn có tác dụng phục vụ cho nhiều quá trình công nghệ khác nhau mà những quá trình
công nghệ đó chỉ có thể được tiến hành tốt trong môi trường không khí có nhiệt độ và
độ ẩm nằm trong giới hạn nhất định, ngược lại sản lượng cũng như chất lượng sản
phẩm sẽ bị giảm.

Điều hoà không khí được ứng dụng nhiều trong đời sống sinh hoạt, công nghiệp,
nông nghiệp và các ngành sản xuất khác:
- Điều hoà trong sinh hoạt, đời sống: nhà ở, nhà hàng , nhà hát, rạp chiếu phim,
hội trường, phòng họp, khách sạn, văn phòng,… đặc biệt trong các ngành y tế, văn
hoá, thể thao, du lịch,… điều hoà không khí thay đổi theo mùa, thậm chí cả theo giờ
trong một ngày, thay đổi theo tuỳ vùng dân cư.
- Điều hoà trong công nghiệp: được ứng dụng vào việc điều hoà công nghiệp như
trong lĩnh vực sản xuất: sợi dệt, thuốc lá, in ấn, phim ảnh, dược liệu, rượu bia …nhằm
bảo đảm chất lượng sản phẩm.
- Điều hoà không khí gắn liền với các ngành sản xuất: như cơ khí chính xác, kỹ
thuật điện tử vi điện tử, máy tính điện tử, quang học, vi phẫu thuật, kỹ thuật quốc
phòng, kỹ thuật vũ trụ, …bởi vì những máy móc và thiết bị hiện đại chỉ có thể làm
việc tin cậy, an toàn, đạt hiệu quả cao ở nhiệt độ thích hợp.
- Điều hoà trong nông nghiệp và chăn nuôi: điều hoà nhiệt độ nhằm tạo điều kiện
khí hậu thích hợp để thúc đẩy sự tăng trưởng, phát triển và đạt năng suất cao .
1.1.3. Ý nghĩa của điều hoà không khí
Việt Nam là nước có khí hậu nhiệt đới gió mùa nóng ẩm. Bởi vậy điều hoà
không khí có ý nghĩa quan trọng đối với đời sống con người và sản xuất. Nó tạo ra
cảm giác thoả mái sảng khoái cho con người, không nóng bức về mùa hè, không lạnh
giá về mùa đông. Cùng với sự phát triển của kinh tế cả nước trong những năm gần đây
thì nhu cầu về kỹ thuật lạnh nói chung và điều hoà không khí nói riêng đang gia tăng
mạnh mẽ. Có thể thấy rằng hầu như trong tất cả các nhà cao ốc, văn phòng, bệnh viện,
4

khách sạn, nhiều phân xưởng sản xuất đã được trang bị hệ thống điều hoà không khí
nhằm tạo môi trường dễ chịu và tiện nghi cho con người. Đối với nước ta nhu cầu về
điều hoà không khí là rất lớn, các thiết bị được nhập từ nhiều nước khác nhau ngày
một nhiều và hiện đại.
1.2. Ảnh hưởng của các yếu tố khí hậu đến con người và sản xuất
1.2.1. Ảnh hưởng của các yếu tố khí hậu đến con người

Sức khoẻ con người là một trong những yếu tố quan trọng quyết định đến năng
suất lao động. Một trong những nội dung nâng cao sức khoẻ con người là tạo ra cho
con người điều kiện vi khí hậu thích hợp. Bởi vì nhiệt độ trong cơ thể người luôn giữ ở
khoảng 37
0
C(đối với người bình thường). Do đó để duy trì ổn định nhiệt độ của phần
bên trong cơ thể, con người luôn thải ra một lượng nhiệt ra môi trường xung quanh.
Quá trình thải nhiệt này thông qua 3 hình thức cơ bản: đối lưu, bức xạ và bay hơi. Để
quá trình thải nhiệt này diễn ra thì phải tạo ra một không gian có nhiệt độ và độ ẩm
phù hợp với cơ thể người. Hệ thống điều hoà không khí để tạo ra môi trường tiện nghi,
đảm bảo chất lượng cuộc sống cao hơn.
Nước ta thuộc vùng khí hậu nhiệt đới nóng ẩm gió mùa, nhiệt độ trung bình năm
và độ ẩm tương đối cao. Với nhiệt độ và độ ẩm cao cộng vào đó là bức xạ mặt trời qua
cửa kính, nhất là những toà nhà có kiến trúc hiện đại có diện tích kính lớn, thiết bị
chiếu sáng, thiết bị điện-điện tử… làm cho nhiệt độ không khí trong phòng tăng cao,
vượt xa giới hạn tiện nghi nhiệt đối với con người. Để đảm bảo con người có môi
trường sống tiện nghi thoải mái thì chỉ có điều hoà không khí mới giải quyết được vấn
đề nêu trên.
Kinh tế nước ta hiện nay đã có bước phát triển đáng kể, đời sống ngày càng được
cải thiện, cho nên điều hoà không khí dân dụng đang phát triển mạnh mẽ. Do đó mà
điều hoà không khi không còn xa lạ với người dân thành thị.
Trong ngành y tế, nhiều bệnh viện đã trang bị hệ thống điều hoà không khí trong
các phòng điều trị bệnh nhân để tạo ra môi trường vi khí hậu tối ưu giúp người bệnh
nhanh chóng phục hồi sức khoẻ. Điều hoà không khí tạo ra các phòng vi khí hậu nhân
tạo với độ trong sạch tuyệt đối của không khí và nhiệt độ, độ ẩm được khống chế ở
mức tối ưu để tiến hành các quá trình y học quan trọng.
5

1.2.2. Ảnh hưởng của các yếu tố khí hậu đến sản xuất
Trong công nghiệp ngành điều hoà không khí đã có bước tiến nhanh chóng. Ngày

nay người ta không thể tách rời kỹ thuật điều hoà không khí với các ngành khác như
cơ khí chính xác, kỹ thuật điện tử và vi điện tử, kỹ thuật phim ảnh, máy tính điện tử,
kỹ thuật quang học… Để đảm bảo chất lượng của sản phẩm, để đảm bảo máy móc,
thiết bị làm việc bình thường cần có những yêu cầu nghiêm ngặt về các điều kiện và
thông số của không khí như thành phần độ ẩm, nhiệt độ, độ chứa bụi và các loại hoá
chất độc hại khác… Ví dụ trong ngành công nghiệp kỹ thuật điện thì để sản xuất được
dụng cụ điện cần khống chế nhiệt độ trong khoảng từ 20
0
Cđến 22
0
C, độ ẩm từ 50%
đến 60%.
Trong ngành cơ khí, chế tạo dụng cụ đo lường, dụng cụ quang học, độ trong sạch
và ổn định của nhiệt độ và độ ẩm là điều kiện quyết định cho chất lượng, độ chính xác
của sản phẩm. Nếu các linh kiện, chi tiết của máy đo, kính quang học được chế tạo
trong điều kiện nhiệt độ và độ ẩm không ổn định làm cho độ co giãn khác nhau về kích
thước của chi tiết sẽ làm giảm độ chính xác của máy móc. Bụi thâm nhập vào bên
trong máy sẽ làm tăng độ mài mòn giữa các chi tiết dụng cụ chóng hỏng, chất lượng
giảm sút rõ rệt.
Trong công nghiệp sợi và dệt, điều hoà không khí có ý nghĩa quan trọng. Khi độ
ẩm không khí cao, độ kết dính, ma sát giữa các sợi lông sẽ lớn và quá trình kéo sợi sẽ
khó khăn, ngược lại nếu độ ẩm quá thấp thì sợi dễ bị đứt, năng suất kéo sợi sẽ giảm.
Trong công nghiệp chế biến thực phẩm, nhiều quá trình công nghệ đòi hỏi có môi
trường không khí thích hợp. Nếu độ ẩm quá thấp sẽ làm cho sản phẩm khô hanh, giảm
khối lượng và chất lượng sản phẩm. Ngược lại độ ẩm quá cao cộng với nhiệt độ cao thì
đó là môi trường tốt cho sinh vật phát triển làm giảm chất lượng sản phẩm hoặc phân
huỷ sản phẩm. Bên cạnh đó lượng nhiệt và hơi ẩm toả ra bên trong phân xưởng tương
đối lớn, thường xảy ra hiện tượng đọng sương trên bề mặt kết cấu bao che hoặc bề mặt
thiết bị, máy móc gây mất vệ sinh tạo điều kiện cho vi khuẩn, vi sinh vật phát triển.
Tất cả những vấn đề bất lợi đó đều có thể giải quyết bằng điều hoà không khí.

Trong công nghiệp chế biến và sản xuất chè, quá trình vo chè, ủ lên men có tác
dụng làm cho chất dinh dưỡng trong lá chè tiếp xúc với không khí và oxy hoá kết hợp
6

với các quá trình biến đổi sinh hoá khác tạo ra các axit amin, giữ màu sắc và hương vị
thơm ngon của chè. Các quá trình này đòi hỏi phải được tiến hành ở điều kiện mát mẻ
và độ ẩm thích hợp.
Các thông số của môi trường không khí trong các nhà máy sản xuất phim, giấy
ảnh cũng cần được duy trì ở mức nhất định và chặt chẽ bằng hệ thống điều hòa không
khí. Bụi rất dễ bám vào bề mặt phim, giấy ảnh làm giảm chất lượng sản phẩm. Nhiệt
độ cao trong phân xưởng làm nóng chảy lớp thuốc ảnh phủ trên bề mặt phim. Ngược
lại độ ẩm cao làm cho sản phẩm dính bết vào nhau.
Điều hòa không khí còn tác động mạnh mẽ đến sự phát triển của bơm nhiệt, một
loại máy lạnh dùng để sưởi ấm vào mùa đông. Bơm nhiệt thực ra là một một máy lạnh
với khác biệt là ở mục đích sử dụng. Gọi là máy lạnh khi người ta sử dụng hiệu ứng
lạnh ở thiết bị bay hơi còn gọi là bơm nhiệt vì sử dụng nguồn nhiệt lấy từ thiết bị
ngưng tụ.
Ở các nước tiên tiến, các chuồng trại chăn nuôi của công nghiệp sản xuất thịt sữa
được điều hòa không khí để có thể đạt được tốc độ tăng trọng cao nhất, vì gia súc và
gia cầm cần có khoảng nhiệt độ, độ ẩm thích hợp để tăng trọng và phát triển. Ngoài
khoảng nhiệt độ và độ ẩm đó, quá trình phát triển và tăng trọng giảm xuống và nếu
vượt qua giới hạn nhất định chúng có thể bị sút cân hoặc bệnh tật.
Còn rất nhiều qua trình công nghệ khác cần đến hệ thống điều hòa không khí để
đảm bảo duy trì các thông số nhiệt độ, độ ẩm của không khí thích hợp đem lại hiệu quả
sản xuất cao.
1.3. Đặc điểm của các hệ thống điều hòa không khí hiện nay
Sau một thời gian hình thành và phát triển, đến nay kỹ thuật điều hòa không khí
ngày càng được hoàn thiện có đầy đủ các chức năng hiện đại với nhiều mẫu mã chủng
loại khác nhau.
Hệ thống điều hòa không khí là một tập hợp máy móc, thiết bị, dụng cụ… để tiến

hành các quá trình xử lý không khí như là để: làm lạnh, sưởi ấm, tăng ẩm, giảm ẩm,
lọc bụi… Do tính chất phức tạp, đa dạng của không gian điều hòa và cũng để đáp ứng
nhu cầu đòi hỏi của các chủ đầu tư hiện nay các nhà sản xuất đã đưa ra các hệ thống
điều hòa không khí với nhiều mẫu mã chủng loại, tính năng ưu việt khác nhau.
7

Có nhiều cách phân loại hệ thống điều hòa không khí nhưng thường phổ biến
hơn là phân loại theo tính tập trung và theo chất tải lạnh. Ta chọn cách phân loại theo
tính tập trung. Theo cách này thì hệ thống điều hòa sẽ được chia làm 3 loại:
- Hệ thống điều hòa cục bộ.
- Hệ thống điều hòa tổ hợp gọn.
- Hệ thống điều hòa trung tâm nước.
1.3.1. Hệ thống điều hòa cục bộ
Hệ thống điều hòa cục bộ là hệ thống điều hòa không khí trong phạm vi hẹp.
Thường là một phòng riêng độc lập hoặc một vài phòng nhỏ.
 Ưu điểm:
Máy hoạt động hoàn toàn tự động, lắp đặt vận hành, bảo trì bảo dưỡng, sửa chữa
dễ dàng, tuổi thọ trung bình, độ tin cậy lớn, giá thành rẻ.
 Nhược điểm:
Chỉ áp dụng phù hợp cho những không gian nhỏ, rất khó áp dụng cho các phòng
lớn, hội trường, nhà hàng, khách sạn, ngoài ra tính thẩm mỹ của công trình không cao.
Hiện nay trên thị trường sử dụng phổ biến 2 loại: Điều hòa cửa sổ và điều hòa tách.
1.3.2. Máy điều hòa cửa sổ
Máy điều hòa cửa sổ thường được gắn trên tường giống như cửa sổ. Đây là dạng
máy điều hòa nhỏ gọn cả về năng suất lạnh về kích thước cũng như khối lượng. Tất cả
các thiết bị chính của nó như: máy nén, dàn ngưng, dàn bay hơi, quạt giải nhiệt, quạt
gió lạnh, các thiết bị điều khiển khác… đều lắp trong một vỏ máy gọn nhẹ.

Hình 1.1. Cấu tạo của máy nén cửa sổ
8

 Ưu điểm:
- Chỉ cần cấp nguồn điện là chạy, không cần công nhân lắp đặt có tay nghề cao,
không cần công nhân vận hành máy.
- Có chế độ sưởi ẩm vào mùa đông bằng bơm nhiệt.
- Có khả năng lấy gió tươi.
- Có thể điều chỉnh nhiệt độ phòng bằng thermorstat với giải điều chỉnh lớn.
- Giá thành rẻ, vốn đầu tư thấp.
 Nhược điểm:
- Độ ẩm tự biến đổi theo từng chế độ điều chỉnh bởi vậy mà không thể khống chế
được độ ẩm.
- Khả năng làm sạch không khí kém.
- Máy hoạt động có độ ồn cao.
- Khó bố trí trong phòng, thường phải đục một khoảng tường có kích thước bằng
kích thước của máy để đặt máy.
1.3.3. Máy điều hòa tách
Máy điều hòa tách gồm hai cụm: dàn nóng và dàn lạnh, được bố trí tách rời nhau
và được kết nối với nhau bằng ống đồng dẫn gas và dây điện điều khiển. Máy nén
thường được đặt bên trong cụm dàn nóng. Dàn lạnh có chứa bộ điều khiển.

Hình 1.2. Cấu tạo máy điều hòa dạng tách
 Ưu điểm:
- Có thể lắp đặt ở nhiều không gian, vị trí khác nhau.
- Có nhiều kiểu dàn lạnh cho phép người sử dụng có thể lựa chọn được dạng phù
hợp nhất cho công trình.
9

- Sử dụng tiện lợi cho không gian nhỏ hẹp, đặc biệt đối với các hộ gia đình.
- Sử dụng, bảo dưỡng, sửa chữa, lắp đặt đơn giản dễ dàng, giá thành rẻ.
 Nhược điểm:
- Chênh lệch độ cao giữa dàn nóng và dàn lạnh bị hạn chế.
- Công suất của loại máy này bị hạn chế.
- Tính thẩm mỹ của công trình không cao dễ phá vỡ cảnh quan kiến trúc.
 So sánh hệ thống làm lạnh bằng nước và làm lạnh dạng máy 2 mảng AC
Bảng 1.1. So sánh ưu nhược điểm của 2 hệ thống 2 mảng và điều hòa trung tâm

Hệ thống làm mát không khi
dạng 2 mảng AC
Hệ thống điều hòa trung tâm dùng
Chiller
Ưu
nhược điểm
- Không cần phòng máy
- Không có thông gió.
- Phải có phòng máy bổ sung.
- Có thông gió và xử lý gió tươi sơ
bộ làm tăng chất lượng không

khí.
Giới thiệu
- Mỗi thiết bị tòa nhà được
đặt ở ban công
- Không có chức năng thông
gió
- Không có máy dự phòng
- Hệ thống đặt trong phòng máy và
tháp trên tầng mái
Chức năng
thông gió
Không có Khá tốt
Chi phí
vận hành
180% 100%
Chi phí lắp
đặt ban đầu
95% 100%
Hiệu suất
làm lạnh
Máy làm lạnh 2 mảng cục bộ
giải nhiệt bằng gió có hiệu suất
rất thấp, COP max = 3.5
Máy điều hòa ly tâm có hiệu suất rất
cao COP max = 7

10

1.3.4. Hệ thống điều hòa tổ hợp gọn
Hệ thống điều hòa không khí tổ hợp gọn là hệ thống điều hòa có kích thước trung

bình bố trí gọn thành các tổ hợp thiết bị có năng suất lạnh tương đối lớn.
1.3.5. Máy điều hòa nguyên cụm
Máy điều hòa lắp mái
- Máy điều hòa lắp mái là loại máy điều hòa nguyên cụm có năng suất lạnh trung
bình và lớn, nó chủ yếu được dùng trong công nghiệp và thương nghiệp.
- Đặc điểm của loại máy này là: cụm dàn nóng và dàn lạnh được gắn với nhau
thành một khối duy nhất. Quạt dàn lạnh là loại quạt li tâm có cột áp cao. Trong máy
được bố trí ống phân phối gió tươi và gió hồi. Máy có thể lắp đặt ở mái bằng của
phòng điều hòa, ở ban công hoặc mái hiên rồi tiến hành bố trí đường ống gió cấp và
gió hồi hợp lý là được.
Máy điều hòa nguyên cụm giải nhiệt nước
- Máy này có bình ngưng giải nhiệt nước nên rất gọn nhẹ, không chiếm diện tích
và không gian lắp đặt. Tất cả các thiết bị được bố trí thành một tổ hợp gọn hoàn chỉnh.
 Ưu điểm:
- Được sản suất hàng loạt, lắp ráp hoàn chỉnh tại nhà máy nên có độ tin cậy, tuổi
thọ, tự động hóa cao, giá thành rẻ, máy gọn nhẹ, chỉ cần nối với hệ thống nước làm
mát và hệ thống ống gió nếu cần là có thể hoạt động được.
- Vận hành trong điều kiện tải thay đổi.
- Có thể bố trí dễ dàng cho các phân xưởng sản xuất, cửa hàng, siêu thị và các
không gian có thể chấp nhận độ ồn cao.
 Nhược điểm:
- Hoạt động có độ ồn cao.
- Công suất bị hạn chế.
- Yêu cầu phải cấp nguồn nước làm mát nên phức tạp hơn.
1.3.6. Máy điều hòa VRV
Do các hệ thống ống gió CAV và VAV sử dụng ống gió điều chỉnh nhiệt độ, độ
ẩm phòng quá cồng kềnh, tốn nhiều không gian và diện tích lắp đặt, tốn nhiều vật liệu
11

để làm ống nên hãng Daikin của Nhật bản đưa ra giải pháp VRV. VRV là điều chỉnh

năng suất lạnh thông qua việc điều chỉnh lưu lượng môi chất. Thực chất là phát triển
máy điều hòa tách về mặt năng suất lạnh cũng như số dàn lạnh đặt trực tiếp trong
phòng (8 đến 16 dàn), tăng chiều cao lắp đặt và chiều dài đường ống giữa dàn nóng và
dàn lạnh để có thể ứng dụng trong các tòa nhà cao tầng kiểu văn phòng và khách sạn.

Hình 1.3. Sơ hệ thống VRV











Hình 1.4. Sơ đồ lắp đặt hệ thống VRV, VRF
12

 Ưu điểm:
- Tổ ngưng tụ gồm 2 máy nén trong đó 1 máy nén điều chỉnh năng suất lạnh theo
kiểu on – off, 1 máy điều chỉnh bậc theo máy biến tần nên số bậc điều chỉnh từ 0
÷100% gồm 21 bậc điều chỉnh đảm bảo năng lượng tiết kiệm một cách hiệu quả.
- Các thông số vi khí hậu được khống chế phù hợp với nhu cầu từng vùng, kết
nối trong mạng điều khiển trung tâm BMS.
- Các máy VRV có các dãy công suất hợp lý lắp ghép với nhau thành các mạng
đáp ứng nhu cầu năng suất lạnh khác nhau từ nhỏ (7KW) đến hàng ngàn KW cho các
tòa nhà cao tầng hàng trăm mét với nhiều phòng đa chức năng.
- VRV giải quyết tốt vấn đề hồi dầu về máy nén do có cụm dàn nóng có thể đặt cao

hơn dàn lạnh tới 50 m, các dàn lạnh có thể đặt cách nhau tới 15 m, đường ống dẫn môi chất
từ cụm dàn nóng đến cụm dàn lạnh xa nhất có thể tới 510 m tạo điều kiện cho việc bố trí
máy dễ dàng cho các tòa nhà cao tầng, nhà hàng, khách sạn, các công trình lớn…
- Do sử dụng máy biến tần để điều chỉnh năng suất lạnh nên hệ số lạnh không
những được cải thiện mà còn vượt nhiều máy thông dụng.
- Toàn bộ các chi tiết máy được chế tạo và lắp ráp tại nhà máy nên máy có độ tin
cậy cao.
- Khả năng bảo dưỡng sửa chữa rất năng động và nhanh chóng nhờ các thiết bị tự
phát hiện hư hỏng chuyên dùng cũng như sự kết nối để phát hiện hư hỏng tại trung tâm
qua internet.
- So với hệ thống trung tâm nước, hệ VRV rất gọn nhẹ vì cụm dàn nóng bố trí
trên tầng thượng hoặc bên sườn nhà còn đường ống dẫn môi chất lạnh nhỏ gọn hơn
nhiều so với đường ống nước lạnh và đường ống gió.
- Hệ thống VRV có tới 9 kiểu dàn lạnh khác nhau với tối đa 6 cấp năng suất lạnh
rất đa dạng và phong phú nên dễ dàng thích hợp với các kiểu kiến trúc khác nhau đáp
ứng thẩm mỹ đa dạng của khách hàng.
- Với hệ thống VRV có thể kết hợp làm lạnh và sưởi ấm phòng trong cùng một
hệ thống kiểu bơm nhiệt hoặc thu hồi nhiệt hiệu suất cao.
 Nhược điểm:
- Hệ thống VRV thi công lắp đặt đòi hỏi công nhân có trình độ kỹ thuật.
13

- Vốn đầu tư ban đầu cao nên chủ yếu phục vụ cho điều hòa tiện nghi yêu cầu
chất lượng cao.
- Do sử dụng môi chất lạnh Freon nên khả năng đảm bảo cho con người và môi
trường không cao.
1.3.7. Hệ thống điều hòa trung tâm nước
 Khái quát
Hệ thống điều hòa trung tâm nước là hệ thống sử dụng nước lạnh để làm lạnh
không khí qua các dàn trao đổi nhiệt AHU và FCU. Nước lạnh dùng để làm lạnh tùy

theo thiết kế sẽ có Δt khác nhau:
- Hệ thống nước lạnh cổ điển: Là hệ thống mà có độ chênh nhiệt độ nước Δt =
5
o
C. Với nhiệt độ nước lạnh cấp là 7
0
C và nhiệt độ nước lạnh hồi là 12
0
C. Đây là
phương án đã được sử dụng từ rất lâu và ngay nay nó vẫn được sử dụng phổ biến trong
các công trình.
- Hệ thống lưu lượng thấp: Là hệ thống mà có độ chênh nhiệt độ nước lạnh cấp
và hồi lớn hơn 5
0
C, có thể là 7
0
C hoặc 9
0
C. Hãng Trane là hãng đi đầu trong công
nghệ này với các ChillerEarthWise có thể tạo ra được độ chênh lệch nhiệt độ nước
lạnh cấp hồi lớn hơn 5
0
C với hiệu suất làm việc cao hơn Chiller của các hãng khác.
Đây là phương án thiết kế mới hiện nay với rất nhiều ưu điểm hơn so với hệ thống nước
lạnh cổ điển.
Ta có:
Q = C
p
× G × Δt.
Trong đó:

C
p
– Nhiệt dung riêng của nước (kJ/kg.K).
G – Lưu lượng nước lạnh cung cấp (kg/s).
Δt – Độ chênh lệch nhiệt độ nước lạnh cấp và hồi (K).
Dựa vào công thức trên ta thấy, khi Δt tăng thì G sẽ giảm.
Với lưu lượng nước lạnh cấp đi nhỏ hơn, giúp tiết kiệm được chi phí đầu tư thiết
bị do kích thước của các thiết bị sử dụng nhỏ hơn đồng thời sẽ giảm chi phí vận hành.
Hệ thống điều hòa trung tâm nước bao gồm các bộ phận sau:
- Máy làm lạnh nước (Water Chiller) hay máy sản xuất nước lạnh.