Chuong III - LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ VÀ TÍNH TOÁN CHU TRÌNH NHIỆT

Luận văn tốt nghiệp GVHD: PGS.TS LÊ CHÍ HIỆP
SVTH: Hồ Sỹ Nam 32


3.1 Lựa chọn phƣơng án thiết kế.
3.1.1 Lựa chọn hệ thống điều hòa không khí.
Theo tài liệu [3, trang 35] ta có hệ thống điều hòa không khí là một tập hợp các
máy móc, thiết bị, dụng cụ,… để tiến hành các quá trình xử lý không khí như sưởi ấm,
làm lạnh , khử ẩm, tách ẩm,… điều chỉnh khống chế và duy trì các thông số vi khí hậu
trong nhà như nhiệt độ, độ ẩm, độ sạch, áp suất, độ nhiểm chéo,…không khí tươi và
sự tuần hoàn phân phối không khí trong phòng nhằm đáp ứng nhu cầu tiện nghi và
công nghệ của con người.
Việc phân loại và chọn lựa các hệ thống điều hòa 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 phân loại và chọn lựa các hệ thống điều hòa không khí
theo một số loại cơ bản sau:
 Hệ thống điều hòa trung tâm nƣớc (Water Chiller, Air Cooled Water Chiller).
Theo tài liệu [3, trang 73] thì hệ thống điều hòa trung tâm nước là một hệ thống
sử dụng nước lạnh 7
0
C để làm lạnh không khí qua các dàn trao đổi nhiệt AHU và
FCU.
Hệ thống điều hòa trung tâm nước có 2 loại, loại giải nhiệt bình ngưng bằng
nước, loại giải nhiệt bình ngưng bằng không khí. Nhưng loại giải nhiệt bình ngưng
bằng không khí thường có công suất nhỏ hơn loại giải nhiệt bình ngưng bằng nước
nên đối với các công trình lớn thì chúng ta thường chọn Chiller có giải nhiệt bình
ngưng bằng nước. Hình 3.1 là nguyên cụm Water Chiller giải nhiệt dàn ngưng bằng
gió và hình 3.2 là cụm Water Chiller giải nhiệt bình ngưng bằng nước.
LỰA CHỌN PHƢƠNG ÁN
THIẾT KẾ VÀ TÍNH TOÁN
CHU TRÌNH NHIỆT

Chƣơng
III

Luận văn tốt nghiệp GVHD: PGS.TS LÊ CHÍ HIỆP
SVTH: Hồ Sỹ Nam 33

Hình 3.1

Hình 3.2
 Hệ thống điều hòa trung tâm nƣớc chủ yếu bao gồm:
Máy làm lạnh nước (Water Chiller) hay máy sản xuất nước lạnh thường từ 12
0
C
xuống 7
0
C.
Hệ thống ống dẫn nước lạnh.
Hệ thống nước giải nhiệt.
Nguồn nhiệt để sưởi ấm dùng để điều chỉnh độ ẩm và sưởi ấm màu đông thường
do nồi hơi nước nóng hoặc thanh điện trở cung cấp. Ở hệ giải nhiệt bằng gió thì
còn ứng dụng nguyên lý bơm nhiệt được để sưởi ấm vào mùa đông.
Các dàn trao đổi nhiệt để làm lạnh (hay sưởi ấm) không khí bằng nước lạnh (hay
nước nóng) có tên gọi là AHU (Air Handling Unit) hoặc FCU (Fan Coil Unit).
Hệ thống ống gió tươi, ống gió hồi, ống gió cấp, ống gió vận chuyển và các
miệng phân phối gió.
Hệ thống tiêu âm và giảm âm.
Hệ thống lọc bụi, thanh trùng và tiệt khuẩn cho không khí.
Luận văn tốt nghiệp GVHD: PGS.TS LÊ CHÍ HIỆP
SVTH: Hồ Sỹ Nam 34

Bộ làm lạnh không khí sơ bộ - PAU (Preliminary Air Handling Unit) nếu có.
Hệ thống tự động điều chỉnh nhiệt độ, độ ẩm trong phòng, điều chỉnh gió tươi,
gió hồi và phân phối không khí, điều chỉnh năng suất lạnh và điều khiển cũng
như báo hiệu và bảo vệ toàn bộ hệ thống.
Hệ thống giải nhiệt nước cho bình ngưng như là tháp giải nhiệt bằng gió hoặc là
bình nhưng được giải nhiệt trực tiếp bằng không khí.


Hình 3.3
Máy làm lạnh nước cùng hệ thống bơm nước thường được bố trí dưới tầng hầm
hoặc tầng trệt và tháp giải nhiệt đặt trên lầu thượng. Còn đối với hệ thống mày làm
lạnh nước giải nhiệt gió thì thường được đặt trên lầu thượng.
Nước được làm lạnh xuống 7
0
C trong bình bay hơi rồi được bơm nước lạnh đưa
đến các dàn trao đổi nhiệt AHU hoặc FCU. Tại đây nước nhận nhiệt của không khí
được thổi qua dàn lạnh và tăng lên 12
0
C và lại được bơm đẩy trở về bình bay hơi để
tái làm lạnh xuống 7
0
C, khép kín vòng tuần hoàn nước lạnh. Đối với hệ thống nước
lạnh kín (không có dàn phun) thì cần thêm bình giãn nỡ đặt trên lầu thượng để cấp
thêm nước cho hệ thống giãn nỡ khi thay đổi nhiệt độ.
Còn không khí trước khi được thổi qua FCU hoặc AHU thường có nhiệt độ bằng
nhiệt độ không khí ngoài trời, sau khi bay qua FCU hoặc AHU thì nhả nhiệt cho các
Coil lạnh hấp thụ và giảm nhiệt độ xuống rất thấp và được thồi vào phòng để làm
mát phòng với nhiệt độ cài đặt thông thường khoảng 22
0
C – 24

0
C.
Hình 3.3 - Sơ đồ nguyên lý, máy làm lạnh nước Chiller.
 Hệ thống trung tâm làm lạnh nƣớc có các ƣu điểm cơ bản sau:
Có vòng tuần của chất tải lạnh tới không gian cần điều hòa là nước nên rất qan
toàn, không sợ bị ngộ độc hay tai nạn do rò rỉ đường ống môi chất lạnh ra ngoài.
Có thể khống chế nhiệt ẩm trong không gian cần điều hòa theo từng phòng riêng
biệt, ổn định và duy trì các điều kiện vi khí hậu tốt nhất.
Luận văn tốt nghiệp GVHD: PGS.TS LÊ CHÍ HIỆP
SVTH: Hồ Sỹ Nam 35
Thích hợp cho các tòa nhà như các khách sạn, cao ốc văn phòng, chung cư cao
tầng với mọi chiều cao và mọi kiểu kiến trúc, không phá vỡ cảnh quan.
Ống nước so với ống gió nhỏ hơn nhiều do đó tiết kiệm được nguyên vật liệu xây
dựng.
Có khả năng xử lý độ sạch không khí cao, đáp ứng mọi yêu cầu đề ra cả về độ
sạch bụi bẩn, tạp chất, hóa chất và mùi,…đáp ứng yêu cầu tốt nhất cho các tiêu
chuẩn của phòng sạch như độ sạch, độ ẩm , nhiệt độ, …
Ít phải bảo dưỡng, sửa chữa,…
Năng suất lạnh gần như không bị hạn chế.
So với hệ thống điều hòa VRV, vòng tuần hoàn môi chất lạnh đơn giản hơn nhiều
nên rất dễ kiểm soát. Tránh được rò rỉ môi chất lạnh, chống gây nguy hiểm do
môi chất lạnh rò rỉ gây nên.
 Hệ thống trung tâm làm lạnh nƣớc có các nhƣợc điểm cơ bản sau:
Vì dùng nước làm môi chất tải lạnh nên về mặt nhiệt động thì tổn thất Energy lớn
hơn…
Cần phải bố trí hệ thống lấy gió tươi cho các FCU, AHU.
Vấn đề cách nhiệt cho đường ống nước lạnh và cả khay nước ngưng khá phức tạp
để tránh hiện tượng đọng sương có thể gây hư hỏng những vật dụng ở phía dưới
đường ống vì độ ẩm ở Việt Nam rất cao.
Lắp đặt khó khăn.

Đòi hỏi công nhân vận hành lành nghề.
Cần định kỳ sửa chữa bảo dưỡng máy lạnh và các dàn FCU hoặc AHU.
 Máy điều hòa VRV giải nhiệt gió.
Do những hệ thống máy điều hòa không khí nói trên đều có nhiều nhược điểm
như công suất nhỏ, công kềnh, độ tin cậy chưa cao, tính kinh tế chưa cao, vận hành
còn gặp nhiều khó khăn tong tự động hóa, tốn diện tích lắp đặt,… thì vào năm 1982
hãng DAIKIN của Nhật bản cho ra đời hệ máy điều hòa VRV để lắp đặt cho các tòa
nhà cao tầng, chung cư cao tầng, …mà trước đây hầu như chỉ do một hệ thống trung
tâm nước đảm nhận. Hình 3.4 là máy điều hòa VRV – II giải nhiệt gió của DAIKIN.

Hình 3.4
Luận văn tốt nghiệp GVHD: PGS.TS LÊ CHÍ HIỆP
SVTH: Hồ Sỹ Nam 36
Càng ngày thì DAIKIN càng cho ra đời các phiên bản của VRV như VRV I,
VRV II, VRV III, …với nhiều tính năng vượt trội.
Hiện nay có nhiều hãng sản xuất dựa theo công nghệ như VRV nhưng lấy tên
khác như là VRF, RMV (của REETECH), SET FREE, một mẹ nhiều con của AIKIBI,
…Hình 3.5 là hệ máy trung tâm (môt mẹ nhiều con – VRV) của AIKIBI.

Hình 3.5
 Hệ VRV II có những đặc điểm sau:
Dàn nóng:
o Dàn nóng giải nhiệt gió có dải công suất động cơ từ 5, 8, 10, …, 48HP (cách
nhau 2kW mỗi loại). Năng suất lạnh từ 14,4kW đến 139kW, trung bình 2,9
kW/1HP.
o Dàn nóng có ba loại: 1 chiều lạnh, 2 chiều nóng lạnh, loại thu hồi nhiệt (
đồng thời một số dàn làm lạnh, một số dàn khác sưởi ấm)
o Dàn nóng có từ 1 tới 4 máy nén, trong đó có một máy nén biến tần.
o Điều chỉnh năng suất lạnh từ 21 cấp (5HP) trở lên (4% - 100%).
o Một dàn nóng có thể kết nối tối đa 40 dàn lạnh.

Dàn lạnh:
o Có 9 kiểu dàn lạnh khác nhau với 6 cấp năng suất lạnh.
o Khi chọn công suất cho dàn lạnh và dàn nóng cho phù hợp, hay chọn số máy
nén thì đều có bảng tra (theo cột và hàng) để tìm ra các dãy công suất phù
hợp cho máy nén, dàn lạnh hay dàn nóng.
Môi chất lạnh:
o Hiện nay Daikin chế tạo VRV với hai loại môi chất lạnh là R22 và R410A.
Trong tương lai thì các loại môi chất lạnh R410A, R134A,… sẽ thay thế
R22.
Chiều dài đường ống gas:
Luận văn tốt nghiệp GVHD: PGS.TS LÊ CHÍ HIỆP
SVTH: Hồ Sỹ Nam 37
o Hiện nay thì các hệ VRV đã có thể kêt nối giữa dàn nóng và dàn lạnh với
khoảng cách đường ống gas dài tới 150m, trên thực tế thì chiều dài tương
đương là khoảng 170m.
o Độ cao chênh lệch giữa dàn ống và dàn lạnh là 50m và độ cao chênh lệch
giữa các dàn lạnh có thể là 15m. Các modul dàn nóng cũng có thể lắp ở độ
cao chênh lệch tới 5m. Do đó việc bố trí máy dễ dàng cho các tòa nhà đến 20
tầng là một điều rất dễ dàng.
 Ƣu nhƣợc điểm so với hệ thống trung tâm nƣớc.
Năng suất lạnh:
o Có khả năng thích ứng cao hơn với mọi nhu cầu về năng suất lạnh từ 7 đến
hàng ngàn kW, trong khi đó các tổ máy làm lạnh nước có số bậc điều chỉnh
nhỏ hơn nhiều.
o Không gian và thời gian lắp đặt:
o Nhỏ hơn nhiều vì đường ống gas rất bé so với đường ống nước và đường
ống gió.
o Thời gian lắp đặt hệ VRV cũng nhỏ hơn vì nó đơn giản hơn hệ làm lạnh
nước.
o Độ tin cậy trong thi công cũng cao hơn.

o Hệ VRV này không cần phòng máy và phòng AHU do đó giải phóng được
mặt bằng để sử dụng cho các mục đích khác.
o Công việc thi công lắp đặt dàn nóng cũng đơn giản hơn vì chúng có thể đưa
lên sân thượng nhờ vào thang máy.
Vận hành:
o Không cần đội vận hành chuyên nghiệp luôn túc trực như hệ làm lạnh nước
trung tâm vì khả năng tự động hóa cao nên chúng có thể hoạt động hoàn toàn
tự động trong suốt cả năm.
Sử dụng chúng ngoài giờ hành chính:
o Hầu hết các tòa nhà cao tầng thì đều hoạt động vào giờ hành chính nên có
một số phòng như phòng giám đốc, vi tính, quản lý, thông tin liên lac,…phải
hoạt động ngoài giờ thì viêc sử dùng hệ trung tâm nước rất là bất tiện, có khi
lại phải lắp riêng cho các loại phòng này bằng các máy điều hòa cục bộ.
Trong khi dùng hệ VRV thì có thể sử dụng 24/24 với bất kỳ % tải lạnh nào,
ở bất kỳ phòng nào.
Tổn thất do quá trình nhiệt:
o Khi các tòa nhà cao ốc tới giờ nghỉ viêc thì lượng nước còn lại trong đường
ống có nhiệt độ 7
0
C sẽ phải để vậy cho tới sáng mai. Qua đêm nhiệt độ nước
này bị nóng lên. Đến sáng hôm sau, toàn bộ khối nước đó lại phải làm lạnh
xuống 7
0
C . Đó là một tổn thất nhiệt. Còn với hệ VRV thì do làm lạnh trực
tiếp bằng gas nên tồn thất quán tính nhiệt có thể xem bằng 0.
Luận văn tốt nghiệp GVHD: PGS.TS LÊ CHÍ HIỆP
SVTH: Hồ Sỹ Nam 38
Khả năng tính tiền điện riêng biệt:
o Trong các tòa nhà cao tầng, các chung cư cao tầng thì viêc tình tiền điện cho
hệ thống điều hòa là một điều hết sức phức tạp nếu đó là đối với hệ thống

trung tâm làm lạnh nước.
o Thường thị họ hay tính theo diện tích mặt bằng của căn hộ nhưng cách làm
này không hoàn toàn chính xác vì các căn hộ đều có nhu cầu sử dụng là hoàn
toàn khác nhau.
o Nếu muốn tính chính xác thì phải đầu tư thiết bị do lưu lượng nước lạnh
cung cấp cho căn hộ đó như các đồng hồ do lưu lượng nước sinh hoạt hay
các đồng hồ BTU Meter.
Sưởi ấm vào mùa đông:
o Với hệ VRV thì vấn đề này là rất rất dễ dàng với loại máy hai chiều (bơm
nhiệt). Trong khi đó hệ thống trung tâm nước giải nhiệt bằng nước hầu như
không cò chức năng này, chỉ có hệ giải nhiệt bằng gió mới có thể sưởi ấm
bằng bơm nhiệt.
Khả năng mở rộng công nghệ:
o Hệ VRV có thể mở rộng công suất một cách dễ dàng trong khi đó hệ trung
tâm làm lạnh nước không có khả năng này vì sẽ phải thay đổi lại hầu như
toàn bộ hệ thống đường ống nước.
Vốn đầu tư:
o Trước đây thì VRV có đắt hơn nhưng gần đây thì gần như là ngang nhau về
giá cả.
Giá vận hành:
o Hệ VRV ứng dụng được nhiều công nghệ tự động hóa cao, tập trung nhiều
vào việc tự động điều chỉnh công suất lạnh cho phù hợp với từng không gian
và thời gian nên rất tiết kiệm điện hơn so với hệ trung tâm làm lạnh nước.
o Ở Việt Nam thì các công trình VRV tiết kiệm được khoảng 30% tiền điện so
với hệ trung tâm làm lạnh nước.
 Lựa chọn hệ thống điều hòa thích hợp cho công trình.
Theo tài liệu [3, trang 92] thì việc lựa chọn hệ thống điều hòa không khí thích
hợp cho công trình là hết sức quan trọng, nó đảm bảo cho hệ thống đáp ứng được đầy
đủ những yêu cầu của công trình.
Nói chung, một hệ thống điều hòa không khí thích hợp khi thỏa mãn các điều

kiện, các yêu cầu do một công trình đề ra như cả về mặt kỹ thuật, mỹ thuật, môi
trường, sự tiện dụng về vận hành, bảo dưỡng, sữa chữa, độ an toàn, độ tin cậy, tuổi
thọ và hiệu quả kinh tế cao.
Ví dụ khi áp dụng hệ thống điều hòa không khí cho chung cư cao tầng ở Việt
Nam thì phải chú tới cả vấn đề tính tiền điện điều hòa nữa vì chúng ta chưa có thói
quen tính tiền điện theo m
2
sàn. Khi đó chúng ta phải nghĩ tới phương án kết hợp các
thiết bị do lưu lượng nước chảy vào các FCU hoặc AHU của từng phòng hoặc của
từng khu vực, từng tầng để từ đó quy ra giá điện trung bình cho từng đơn vị lưu lượng
Luận văn tốt nghiệp GVHD: PGS.TS LÊ CHÍ HIỆP
SVTH: Hồ Sỹ Nam 39
và suy ra giá tiền điện điều hòa cho từng căn hộ một cách chính xác nhất nếu chúng ta
áp dụng hệ điều hòa trung tâm nước cho các chung cư cao tầng, các tòa nhà cao ốc
văn phòng cho thuê, ...
Ngoài ra khi lựa chọn hệ thống điều hòa không khí cho công trình thì chúng ta
cần dựa vào một số các yêu tố nữa như sau:
Vùng khí hậu thiếu nước sinh hoạt thì không thể chọ hệ trung tâm giải nhiệt nước
mà phải chọn hệ trung tâm giải nhiệt gió hoặc hệ VRV,…
Vùng có khí hậu ẩm ướt, độ ẩm không khí quá cao thì không nên chọn phương
án giải nhiệt nước vì khi đó tháp giải nhiệt làm việc kém hiệu quả.
Nếu công trình cần điều hòa tiện nghi thì phải nghĩ đến ngasy việc khống chế
tiếng ồn dưới mức cho phép ngoài nhiệt độ và độ ẩm đã đạt được tiện nghi. Như
vậy cần phải chọn máy có độ ồn thấp đó là các kiểu máy tách rời, VRV, trung
tâm làm lạnh nước.
Nếu công trình là khu công nghiệp, thương nghiệp, nhà xưởng,…có thể chấp
nhận được tiếng ồn thì có thể chọn máy nguyên cụm hay loại có dàn ngưng đặt
xa để vừa gọn, vừa giá cả phải chăng,…
Nếu công trình là các trường quay, studio, phòng ghi âm, phòng phát thanh, hòa
nhạc thì vấn đề tiêu âm, chống ồn, chống rung thì càng được quan tâm tới hàng

đầu. Do đó chọn các máy tách rời, VRV, trung tâm làm lạnh nước là phù hợp
nhưng phù hợp hơn vẫn là máy trung tâm làm lạnh nước vì trong mỗi phòng chỉ
có miệng gió được bố trí thổi gió vào nên tiếng ồn sẽ được giảm hơn là có gắn cả
dàn lạnh trong phòng như hệ VRV hoặc hệ tách rời.
Hệ VRV thích hợp cho nhiều dạng nhà cao tầng, văn phòng, khách sạn, giống
như hệ thống trung tâm nước với mọi kích cỡ bề rộng, bề cao và phù hợp với mọi
kiểu kiến trúc của tòa nhà. Hệ thống trung tâm nước ngoài ra còn phù hợp với các
khu nhà xưởng sản xuất lớn như dệt, may mặc, in ấn, …nơi mà độ ẩm cần khống
chế tương đối nghiêm ngặt.
Nếu công trình cần độ sạch không khí cao thì thường người ta cũng phải sử dụng
hệ thống điều hòa trung tâm nước vì đây có thể dễ dàng nố trí các thiết bị lọc khí,
lọc tạp chất, hóa chất và khử mùi hiệu quả cao.
Vốn đầu tư của công trình cho hệ thống điều hòa không khí cũng là một căn cứ
quan trọng để chúng ta chọn lựa hệ thống nào cho phù hợp với số vốn đầu tư đó.
Nếu công trình có vốn đầu tư nhiều và các căn cứ phía trước đều thỏa mãn cho hệ
VRV thì phương án chọn hệ VRV là hoàn toàn hợp lý.
Nhưng nếu số vốn đầu tư của công trình nhỏ hơn, không có khả năng sử dụng hệ
VRV (vì hệ VRV thường đắt gấp 1,3 lần hệ trung tâm làm lạnh nước) thì lúc đó
phương án chọn hệ trung tâm làm lạnh nước lại là một sự lựa chọn hợp lý.