8 3 chương 3 lựa chọn phương án thiết kế

LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP

CHƢƠNG
3

GVHD: TS BÙI NGỌC HÙNG

LỰA CHỌN PHƢƠNG ÁN
THIẾT KẾ VÀ TÍNH TOÁN
CHU TRÌNH NHIỆT

3.1 Lựa chọn phƣơng án thiết kế
3.1.1 Tìm hiểu về hệ thống lạnh dùng cho các công trình lớn.
Hệ thống điều hòa không khí có nhiệm vụ điều khiển và kiểm soát các thông số để đảm
bảo cho không gian điều hòa đáp ứng đƣợc nhu cầu đã thiết kế bao gồm việc đảm bảo: nhiệt
độ, độ ẩm, độ sạch, áp suất, độ nhiễm chéo (đối với nhà máy dƣợc)… Để đáp ứng cho mỗi
nhu cầu của không gian điều hòa, lại phải dùng nhiều các thiết bị khác nhau nhƣ muốn khống
chế độ ẩm khi việc làm lạnh tách ẩm không đáp ứng đƣợc, ta phải dùng thêm các thiết bị khác
nhƣ bánh xe hút ẩm, chất hút ẩm…Lại có những công trình điều hòa cần thiết kế đáp ứng tiêu
chuẩn năng lƣợng, do đó lại phát sinh thêm vấn đề là làm sao tiết kiệm năng lƣợng cho hệ
thống, chẳng hạn nhƣ việc dùng bánh xe hồi nhiệt, bình trao đổi nhiệt, bình trữ lạnh, sử dụng
năng lƣợng mặt trời làm nóng nƣớc thay vì dùng điện trở…Sự đa dạng của hệ thống điều hòa
không chỉ thể hiện ở số lƣợng thiết bị mà còn là sự kết hợp các thiết bị đó để đáp ứng đƣợc
yêu cầu thiết kế. Do đó, việc lựa chọn hệ thống thích hợp cho công trình là một công việc rất
cần đƣợc cân nhắc và phải đƣợc thực hiện bởi những ngƣời có kinh nghiệm trong lĩnh vực
thiết kế hệ thống điều hòa không khí.
Tuy nhiên, để đơn giản hóa vấn đề, chúng ta có thể phân loại và chọn ra hệ thống phù hợp
dựa vào một số đặc điểm cơ bản sau đây:
3.1.1.1 Hệ thống điều hòa trung tâm nƣớc
Hệ thống điều hòa trung tâm nƣớc làm lạnh nƣớc xuống nhiệt độ từ 5 đến 7 độ C. Nƣớc
lạnh sẽ đƣợc hệ thống bơm phân phối đến các dàn trao đổi nhiệt AHU và FCU. Không khí

đƣợc quạt hút thổi qua các dàn lạnh này, trao đổi nhiệt với nƣớc và giảm nhiệt độ, sau đó
đƣợc đƣa vào không gian điều hòa.
Hệ thống điều hòa trung tâm nƣớc có hai dạng chủ yếu là hệ thống giải nhiệt bằng nƣớc
(Water cooled chiller) và hệ thống giải nhiệt bằng gió (Air cooled chiller). Đối với các công
trình có phụ tải nhiệt lớn, nên ƣu tiên phƣơng án giải nhiệt bằng nƣớc để đảm bảo hệ thống
đáp ứng đƣợc phụ tải của công trình.

SVTH: ĐINH TẤN PHÚC – MSSV: 21202779

40


LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP

GVHD: TS BÙI NGỌC HÙNG

Hình 3.1 Chiller giải nhiệt gió (Air Cooled Chiller)

Hình 3.2 Chiller giải nhiệt nước (Water cooled Chiller)

SVTH: ĐINH TẤN PHÚC – MSSV: 21202779

41


LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP

GVHD: TS BÙI NGỌC HÙNG

Hình 3.3 Sơ đồ thiết bị của một Chiller giải nhiệt nước

Một hệ thống điều hòa không khí trung tâm nƣớc bao gồm:
- Thiết bị làm lạnh nƣớc ( Water Cooled Chiller) để dẫn đến các thiết bị trao đổi nhiệt.
- Các dàn trao đổi nhiệt (AHU, FCU, ) có nhiệm vụ làm làm lạnh (hay sƣởi ấm nếu có)
dòng không khí để đƣa vào không gian cần điều hòa.
- Tháp giải nhiệt có nhiệm vụ làm mát dòng nƣớc giải nhiệt cho bình ngƣng của Chiller.
Đối với hệ thống điều hòa trung tâm nƣớc giải nhiệt gió thì không cần tháp giải nhiệt.
- Hệ thống ống nƣớc bao gồm:
+ Ống cấp nƣớc lạnh từ bình bay hơi của Chiller đến dàn trao đổi nhiệt (CWHS / F Chilled Water Supply/ Flow)
+ Ống cấp nƣớc lạnh từ dàn trao đổi nhiệt trở về bình bay hơi của Chiller (CWHR Chilled Water Return)
+ Ống nƣớc giải nhiệt từ tháp giải nhiệt vào bình ngƣng của Chiller (CWS / F – Cooling
Water Supply/ Flow)
+ Ống nƣớc giải nhiệt từ bình ngƣng của Chiller đi vào tháp giải nhiệt (CWR – Cooling
Water Return)
SVTH: ĐINH TẤN PHÚC – MSSV: 21202779

42


LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP

GVHD: TS BÙI NGỌC HÙNG

- Hệ thống bơm nƣớc gồm bơm nƣớc lạnh (nóng nếu có), bơm nƣớc giải nhiệt.
- Hệ thống van cho đƣờng ống nƣớc.
- Hệ thống ống gió bao gồm:
+ Hệ thống ống gió tƣơi từ bên ngoài đi qua dàn trao đổi nhiệt vào trong phòng (Outside
Air Duct)
+ Hệ thống ống gió lạnh thổi vào trong phòng (Supply Air Duct)
+ Hệ thống ống gió hồi từ phòng trở về hòa trộn với gió tƣơi (Return Air Duct)
+ Hệ thống ống gió thải tử phòng ra bên ngoài (Exhaust Air Duct)

- Hệ thống điều khiển thông số nhiệt độ, độ ẩm, nồng độ CO2… (BMS – Building
Management System)
- Hệ thống điều chỉnh lƣu lƣợng gió cấp, gió hồi: VAV – Variable Air Volume (chỉ dùng
cho hệ thống sử dụng AHU), van chỉnh gió OBD (Opposite Blade Damper), VCD-Variable
Control Damper, CAV – Control Air Volume…
- Hệ thống phân phối gió là những miệng thổi để cấp gió vào phòng cũng nhƣ hồi và thải
gió ra ngoài.
- Hệ thống lọc và khử trùng không khí.
- Hệ thống giảm âm và tiêu âm.
- Bình giãn nở (cần khi hệ thống kín) để chống vỡ đƣờng ống khi nhiệt độ nƣớc trong ống
thay đổi.
Các công trình sử dụng hệ trung tâm nƣớc để điều hòa không khí thƣờng phải có tầng kỹ
thuật đặt dƣới tầng hầm hoặc ở 1 tầng giữa của công trình để đặt các thiết bị bơm, chiller.
Tầng thƣợng thƣờng là nơi đặt hệ thống tháp giải nhiệt.
Bình bay hơi của Chiller là nơi môi chất lạnh nhận nhiệt từ nƣớc bay bay hơi, còn nƣớc
sau khi qua bình bay hơi Chiller đƣợc làm lạnh xuống nhiệt độ khoảng 5÷7 0C sau đó đƣợc
bơm nƣớc lạnh đƣa đến các dàn trao đổi nhiệt. Tại đây, không khí đƣợc quạt hút qua dàn ống
có cánh, nhả nhiệt cho nƣớc lạnh và giảm nhiệt độ, sau đó đƣợc cấp vào phòng thông qua hệ
thống ống gió và miệng gió. Nƣớc lạnh sau khi trao đổi nhiệt với không khí sẽ tăng nhiệt độ
lên đến 10÷12 0C và đƣợc bơm nƣớc đƣa về bình bay hơi để làm lạnh xuống trở lại 5÷7 0C.
Vòng tuần hoàn cứ tiếp tục một cách khép kín nhƣ vậy.
- Ƣu điểm của hệ thống điều hòa trung tâm nƣớc:
+ Do dùng nƣớc làm chất tải lạnh nên hệ thống rất an toàn, trƣờng hợp vỡ đƣờng ống
nƣớc cũng không gây nguy hiểm cho con ngƣời.

SVTH: ĐINH TẤN PHÚC – MSSV: 21202779

43

LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP

GVHD: TS BÙI NGỌC HÙNG

+ Khả năng đáp ứng tải cao giúp cho hệ trung tâm nƣớc thích hợp với những công trình
lớn và rất lớn.
+ Vòng tuần hoàn môi chất lạnh đơn giản.
+ Thích hợp cho các công trình cần khống chế độ ẩm, độ sạch do hệ thống có thể kết hợp
với các thiết bị lọc, hồi nhiệt, thiết bị tách ẩm… và các công trình yêu cầu độ ồn thấp nhƣ
phòng studio, phòng thu…do gió lạnh cấp vào phòng chỉ qua miệng gió, còn hệ thống dàn
trao đổi nhiệt thì đặt ở xa phòng (trƣờng hợp hệ thống không dùng dàn lạnh FCU).
+ Tuổi thọ Chiller cao do máy nén hoạt động ở tốc độ vòng quay thấp. Một Chiller trung
bình có thời gian sử dụng lên đến 20 năm.
- Nhƣợc điểm của hệ thống điều hòa trung tâm nƣớc:
+ Việc lắp đặt khó khăn, cần nhiều nhân lực.
+ Khi cần tính tiền riêng biệt ở các khu vực khác nhau, cần lắp thêm các thiết bị đo lƣu
lƣợng nƣớc (Flow meter) để xác định mức độ sử dụng điều hòa, hoặc có thể khoán tiền theo
mét vuông sàn tuy nhiên điều này thực tế lại không thể chính xác đƣợc.
+ Đối với vùng khí hậu có độ ẩm cao, khả năng bay hơi của nƣớc kém hơn nên hiệu suất
của tháp giải nhiệt giảm đi đáng kể. Hoặc những vùng thiếu nƣớc hoặc những nơi không có
nguồn nƣớc sạch sẽ thì việc dùng tháp giải nhiệt sẽ gây tốn kém chi phí sử dụng nƣớc hoặc
làm tắt nghẽn đƣờng ống do nƣớc không đảm bảo vệ sinh.
+ Nƣớc đi trong hệ thống cần đƣợc châm hóa chất chống ăn mòn để bảo vệ đƣờng ống.
Đối với các hệ thống cần làm lạnh nƣớc dƣới 0 0C thì phải thêm Glycol để giảm nhiệt độ đóng
băng của chất tải lạnh, tránh gây tắc vỡ đƣờng ống nƣớc, trong khi Glycol có giá thành không
hề rẻ và việc châm thêm Glycol sẽ làm giảm hệ số trao đổi nhiệt đối lƣu của chất tải lạnh.
3.1.1.2 Hệ thống điều hòa không khí VRV
Hệ thống điều hòa VRV là một công nghệ độc đáo của hãng điều hòa không khí Nhật Bản
Daikin (những sản phẩm tƣơng tự của các hãng khác đƣợc gọi là VRF – Variable Refrigerant
Flow). Về tổng quan, hệ thống sử dụng một dàn nóng kết nối với nhiều dàn lạnh thông qua hệ

thống ống dẫn môi chất lạnh HFC. Về cơ bản thì nguyên lý hoạt động của hệ thống VRV
không khác gì so với máy lạnh 2 cục thông thƣờng, tuy nhiên điểm đặc biệt của hệ thống
chính là khả năng kết nối nhiều dàn lạnh vào 1 dàn nóng và khả năng sử dụng số lƣợng lớn
dàn nóng. Đồng thời với đó là việc chiều dài ống gas lớn giúp cho hệ thống đáp ứng đƣợc nhu
cầu đối với các công trình cao tầng.
- Ƣu điểm của hệ thống VRV:
+ Dải công suất rộng.
Tính đến thời điểm năm 2016, hệ thống VRV của Daikin đã
phát triển đến thế hệ VRV IV. Với VRV IV, số dàn nóng có dải công suất rất rộng, từ 6, 8,
10,…,60 HP (28 loại với bƣớc công suất 2HP). Số dàn lạnh cũng rất đa dạng với 15 loại dàn
SVTH: ĐINH TẤN PHÚC – MSSV: 21202779

44


LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP

GVHD: TS BÙI NGỌC HÙNG

lạnh khác nhau, mỗi loại lại có một mức công suất khác nhau. Điều này giúp cho khách hàng
có cơ hội lựa chọn thiết bị phù hợp nhất với đặc điểm không gian của mình.

Hình 3.4 Sồ hệ thống điều hòa không khí VRV
+ Hệ thống VRV hiện nay đƣợc cải tiến liên tục, cho khả năng làm việc ngày càng hiệu
quả. Các hệ thống VRV IV , IV-S có hệ số COP khá cao, khoảng 4,41 với dàn nóng 6HP.
+ Tiết kiệm không gian lắp đặt vì hệ thống VRV chỉ cần khu vực sân thƣợng để đặt các
dàn nóng. Ngoài ra các dàn nóng này hoạt động khá êm, nên không ảnh hƣởng đến không
gian và môi trƣờng xung quanh.
+ Thời gian thi công nhanh, lắp đặt đơn giản.
+ Đƣờng ống gas có kích thƣớc nhỏ nên không choáng nhiều diện tích lắp đặt, hệ thống

ống đi tuy phức tạp nhƣng lại đơn giản cho các hệ khác nhƣ Phòng cháy chữa cháy, hệ điện
nặng, điện nhẹ…
+ Khả năng tính tiền điện riêng biệt. Do mỗi phòng đƣợc bố trí riêng từng dàn lạnh nên
việc tính tiền điện cũng dựa trên số công tơ mét của từng phòng.
+ Khả năng điều khiển, tự động hóa của hệ thống VRV rất đa dạng nhƣ: điều khiển trung
tâm, điều khiển cục bộ trong phòng, hệ thống điều khiển có dây, không dây, bộ điều khiển tắt
mở đồng loạt hay hẹn giờ…
+ Hệ thống có chức năng sƣởi ấm vào mùa đông nhờ vào việc xoay van ba ngã đƣợc điều
khiển từ hệ thống tự động.
SVTH: ĐINH TẤN PHÚC – MSSV: 21202779

45


LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP

GVHD: TS BÙI NGỌC HÙNG

+ Hệ VRV cũng có sử dụng thiết bị xử lý không khí nhƣ AHU, PAU.
- Nhƣợc điểm của hệ thống VRV
+ Thƣờng dùng cho các công tình và lớn. Còn đối với những công trình cực lớn, hệ thống
sẽ không đảm bảo tải đƣợc. Hệ VRV cũng có giới hạn số dàn lạnh theo hệ thống điều khiển.
+ Công tác bảo trì bảo dƣỡng cũng là vấn đề đối với hệ VRV.
+ Vì dùng gas lạnh để làm chất tải nhiệt gây ra vấn đề về môi trƣờng mà gây nguy hiểm
khi hệ thống bị xì, bể ống.
+ Với cùng một năng suất lạnh nhƣ nhau, hệ thống VRV có chi phí cao hơn so với hệ
thống trung tâm nƣớc.
3.1.2 Lựa chọn phƣơng án thiết kế.
Trên những cơ sở phân tích phƣơng thức hoạt động của hai hệ thống điều hòa trung tâm
nƣớc và hệ VRV Daikin, cũng nhƣ chỉ ra những ƣu và nhƣợc điểm của từng hệ thống, đồng

thời xem xét những yếu tố khách quan nhƣ điều kiện môi trƣờng, chi phí ban đầu, công năng
của công trình, tổng tải lạnh, ta sẽ chọn hệ thống trung tâm nƣớc cho công trình Tropicana vì
những lý do cụ thể sau:
- Công trình có diện tích điều hòa cực kỳ lớn. Phần trung tâm thƣơng mại có tổng diện
tích điều hòa là 21 466 m2, khách sạn với tổng diện tích là 32 172 m2. Nhƣ vậy tổng diện tích
không gian cần điều hòa là 53 638 m2.
- Khu trung tâm thƣơng mại hoạt động liên tục 16/24 giờ, trong khi khu vực khách sạn có
phần sảnh hoạt động 24/24, các phòng khách sạn luôn trong trạng thái hoạt động hoặc chờ
hoạt động. Khu vực khách sạn chỉ cần tính tiền điều hòa tổng cho các phòng nên khi việc sử
dụng hệ thống VRV để tính tiền điện cho từng phòng cũng không thực sự cần thiết.
- Khí hậu Nha Trang mát mẻ nên vấn đề sử dụng hệ VRV có 2 chiều lạnh sƣởi thật sự
không cần thiết.
Dựa vào những lý do trên, ta thấy việc sử dụng hệ trung tâm nƣớc là một sự lựa chọn hoàn
toàn hợp lý. Về cơ bản, hệ thống điều hòa trung tâm nƣớc Water Chiller sử dụng cho công
trình bao gồm các thành phần nhƣ sau:
+ Thiết bị làm lạnh nƣớc Water Chiller giải nhiệt nƣớc.
+ Tháp giải nhiệt.
+ Bơm nƣớc lạnh, bơm nƣớc giải nhiệt
+ Hệ thống van, thiết bị đi kèm để vận hành và điều chỉnh hệ thống.
+ Dàn trao đổi nhiệt AHU cho các phòng diện tích lớn.

SVTH: ĐINH TẤN PHÚC – MSSV: 21202779

46


LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP

GVHD: TS BÙI NGỌC HÙNG

+ Dàn trao đổi nhiệt FCU cho các khu vực diện tích trung bình và nhỏ.
+ Bộ xử lý không khí .
+ Hệ thống ống gió (gió tƣơi, gió cấp, gió hồi, gió thải)
+ Hệ thống ống nƣớc lạnh.
+ Miệng gió phân phối.
+ Gas lạnh.
3.1.2.1 Lựa chọn tác nhân lạnh.
Đối với hệ Chiller hiện nay, đa phần sử dụng các môi chất lạnh nhƣ: R410A, R134A.
Nhìn chung, tác nhân lạnh phải đáp ứng đƣợc các yêu cầu về mặt nhiệt động, hóa lý, tính an
toàn đối với môi trƣờng, con ngƣời và hiệu quả kinh tế.
- Tác nhân lạnh R410A:
+ Là loại tác nhân lạnh thuộc nhóm HFC
+ Không gây cháy nổ.
+ Không ăn mòn vật liệu chế tạo máy.
+ Có tính chất nhiệt động tốt.
+ Hòa tan tốt trong dầu bôi trơn.
+ Ít gây ảnh hƣởng tới môi trƣờng hơn các tác nhân lạnh khác.
+ Giá thành cao.
- Tác nhân lạnh R134A
+ Là loại tác nhân lạnh thuộc nhóm HFC..
+ Sinh ra khí độc khi tiếp xúc trực tiếp với ngọn lửa.
+ Có tính chất nhiệt động tốt..
+ Ít gây ảnh hƣởng tới môi trƣờng.
Trong thực tế, việc lựa chọn tác nhân lạnh phụ thuộc nhiều vào từng hãng sản xuất máy
lạnh. Tính an toàn, tính kinh tế, kỹ thuật luôn đƣợc cân nhắc kỹ lƣỡng trƣớc khi lựa chọn tác
nhân lạnh cho thiết bị.
Đối với hệ thống chiller cho công trình, ta chọn tác nhân lạnh là R134A.
3.1.2.2 Lựa chọn chất tải lạnh.
Đối với hệ thống chiller, ta dùng chất tải lạnh là nƣớc vì những lý do sau:
- Nƣớc là chất an toàn, không độc hại cho con ngƣời khi bị rò rỉ.

SVTH: ĐINH TẤN PHÚC – MSSV: 21202779

47


LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP

GVHD: TS BÙI NGỌC HÙNG

- An toàn với đƣờng ống.
- So với gas lạnh, nƣớc có giá rẻ hơn rất nhiều.
- So với không khí, ẩn nhiệt hóa hơi của nƣớc lớn hơn nên tính chất nhiệt động rõ ràng tốt
hơn.
- Chất tải lạnh là nƣớc phù hợp với thiết bị trao đổi nhiệt AHU, FCU, hơn không khí. Nếu
dùng không khí làm chất tải lạnh thì thiết bị phải rất cồng kềnh.
3.1.3 Bố trí hệ thống AHU, FCU cho công trình.
AHU, FCU, thực ra là các dàn trao đổi nhiệt giữa không khí – nƣớc lạnh hoặc không khí
– gas lạnh. Đối với công trình, thì các dàn này là dàn trao đổi nhiệt giữa không khí – nƣớc
lạnh. Nhìn chung về cấu tạo thì các thiết bị này đều giống nhau, cơ bản là nƣớc lạnh đi trong
dàn ống có cánh, gió đƣợc quạt gắn trong thiết bị thổi qua dàn coil và giảm nhiệt độ, sau đó
đƣa vào phòng. Tuy nhiên về phạm vi sử dụng và công dụng của từng thiết bị lại có sự khác
biệt.
AHU (Air Handling Unit) – Bộ xử lý không khí - là loại dàn trao đổi nhiệt có công suất
lớn hơn nhiều so với FCU. AHU thƣờng đƣợc sử dụng cho các không gian phòng có diện tích
lớn, cần lƣợng không khí tƣơi mát, không đƣợc quá dơ bẩn vì AHU có gắn bộ lọc bên trong
nó. AHU thƣờng sử dụng để cung cấp không khí lạnh cho một khu vực rộng lớn hoặc 3 đến 4
khu vực có cùng điều kiện điều hòa vì hệ thống dùng AHU sẽ đi kèm với bộ điều chỉnh gió
VAV (Varibale Air Volume), có chức năng đóng mở cánh bƣớm để tăng hoặc giảm lƣu lƣợng
gió cấp vào phòng. Lƣợng đóng mở nhiều ít phụ thuộc vào điều kiện của không gian điều hòa,
sẽ đƣợc ghi nhận trên các cảm biến nhiệt độ và áp suất, CO2 và truyền về bộ xử lý đặt trên

VAV. Ƣu điểm của phƣơng pháp này là điều khiển rất chính xác bằng điện tử. AHU cũng có
nhƣợc điểm là hệ thống ống gió cồng kềnh, cần có phòng kỹ thuật riêng để đặt AHU hay việc
thi công phức tạp và khó khăn hơn. Giá thành của 1 AHU lớn hơn nhiều so với FCU.
FCU (Fan Coil Unit) – Dàn lạnh trao đổi nhiệt. FCU có thể chạy gas hoặc chạy nƣớc tùy
vào yêu cầu thiết kế. Công suất của một FCU thấp hơn nhiều so với AHU, do đó với cùng
một không gian điều hòa, để đảm bảo năng suất lạnh thì cần dùng nhiều FCU hơn. Cũng
chính vì lý do đó, mà FCU thƣờng đƣợc dùng cho các khu vực có diện tích nhỏ hơn, không
quá yêu cầu về độ sạch của không khí (trừ phòng sạch, phòng thuốc…) vì với một không gian
rộng, sẽ rất khó thiết kế hệ thống đƣờng ống nƣớc cho rất nhiều FCU. Ƣu điểm của FCU là
nhỏ gọn, không quá cồng kềnh, việc thi công lắp đặt cũng đơn giản. Tuy nhiên FCU đặt trên
phòng gây ồn nên thƣờng đƣợc sử dụng trong các trung tâm thƣơng mại, cửa hàng nơi mà sôi
động, náo nhiệt. Tuy vậy, các FCU hiện nay hầu hết đều chạy rất êm và nhẹ nhàng, độ ồn rất
thấp nên vẫn thƣờng đƣợc dùng trong các khu vực phòng ngủ, phòng khách gia đình. Hệ
thống FCU thƣờng không thể điều chỉnh lƣu lƣợng không khí cấp vào phòng chính xác nhƣ
AHU dùng VAV nên FCU thƣờng không đƣợc sử dụng trong các phòng có yêu cầu về chênh
áp nhƣ phòng sạch, phòng sản xuất thuốc, linh kiện điện tử…

SVTH: ĐINH TẤN PHÚC – MSSV: 21202779

48


LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP

GVHD: TS BÙI NGỌC HÙNG

PAU là viết tắt của cụm từ Primary Air Unit – thiết bị xử lý không khí sơ bộ. Đúng nhƣ
tên gọi của nó, là thiết bị xử lý gió tƣơi trƣớc khi nó cấp vào AHU, FCU hoặc vào không gian
điều hòa. Ở PAU có hệ thống lọc để loại bỏ các tác nhận ô nhiễm không khí nhƣ bụi, khí
độc… Ngoài ra, còn có nhiệm vụ làm lạnh sơ bộ không khí tƣơi cấp vào AHU, FCU để giảm

tải cho các thiết bị này. PAU đƣợc sử dụng cho cả với AHU và FCU, đôi khi kèm theo bộ
Bánh xe hồi nhiệt để tận dụng nhiệt từ gió thải để làm lạnh gió tƣơi. Việc bố trí PAU phụ
thuộc khá nhiều vào yếu tố lợi ích kinh tế khi mà công trình không yêu cầu gắt gao về độ sạch
nhƣ nhà máy dƣợc. Khi bố trí PAU, các AHU, FCU giảm đƣợc phần nào tải, dẫn đến kích cỡ
thiết bị nhỏ đi, hệ thống phụ kiện van, đồng hồ đo…giảm về kích thƣớc. Với một số lƣợng
lớn các dàn AHU, FCU thì số tiền tiết kiệm đƣợc cho phụ kiện sẽ không hề nhỏ. Do đó lựa
chọn PAU và bánh xe hồi nhiệt thực chất cũng là một giải pháp mang tính kinh tế cao.

Hình 3.5 Một AHU điển hình

Hình 3.6 Một FCU điển hình
SVTH: ĐINH TẤN PHÚC – MSSV: 21202779

49


LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP

GVHD: TS BÙI NGỌC HÙNG

Hình 3.7 Một PAU điển hình
Từ những đánh giá trên về chức năng và đặc điểm các dàn trao đổi nhiệt, ta chọn thiết bị
trao đổi nhiệt cho từng khu vực của công trình nhƣ sau:
- Các khu vực rộng lớn, đông ngƣời nhƣ Sảnh chính (tầng trệt), Khu vực ăn uống, Siêu
thị, Hội trƣờng thì bố trí AHU.
- Các khu vực còn lại bố trí FCU, kể cả phần sảnh và phòng khách sạn.
- Không sử dụng PAU mà dùng quạt cấp gió tƣơi trực tiếp vào thiết bị.
3.2 Tính toán chu trình nhiệt.
3.2.1 Lựa chọn chu trình nhiệt.
Do đặc điểm công trình là điều hòa tiện nghi, không phải làm lạnh sâu nhƣ trong kho lạnh

nên ta không cần dùng máy nén hai cấp. Do đó, đối với công trình, ta chọn chu trình làm lạnh
một cấp dùng máy nén hơi. Môi chất lạnh sử dụng là R134A nhƣ đã chọn ở trên.
Hình 3.5 và hình 3.6 trình bày sơ đồ chu trình nhiệt của Chiller giải nhiệt nƣớc không sử
dụng quá nhiệt và quá lạnh. Từ bình bay hơi, gas lạnh R134A có nhiệt độ bay hơi t0 và áp suất
bay hơi p0, nhận nhiệt từ nƣớc và sôi, chuyển sang trạng thái hơi bão hòa khô x=1 (điểm 1).
Còn nƣớc trong bình bay hơi nhả nhiệt nên giảm nhiệt độ. Hơi gas R134A từ trạng thái 1
đƣợc hút vào máy nén và nén đẳng nhiệt (theo lý thuyết) đến điểm 2’ ở trạng thái hơi quá
nhiệt có nhiệt độ ngƣng tụ tk ở áp suất ngƣng tụ pk . Hơi R134a ở áp suất và nhiệt độ cao đƣợc
đƣa qua bình ngƣng. Tại đây, hơi gas nhả nhiệt cho nƣớc ngƣng và ngƣng tụ lại ở trạng thái
lỏng sôi 3 (nhiệt độ tk , áp suất ngƣng tụ pk) khi ra khỏi bình ngƣng. R134a lỏng sối sau đó
qua thiết bị tiết lƣu và tiết lƣu đẳng Entropy để đƣa về áp suất bay hơi p0 và nhiệt độ bay hơi
t0 ở trạng thái 4. Lỏng R134a lại nhận nhiệt từ nƣớc và bay hơi. Chu trình lại tiếp tục.

SVTH: ĐINH TẤN PHÚC – MSSV: 21202779

50


LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP

GVHD: TS BÙI NGỌC HÙNG

Hình 3.8 Sơ đồ chu trình nhiệt của Chiller

Hình 3.9 Chu trình nhiệt của Chiller trên đồ thị T-s
.3.2.2 Chọn nhiệt độ thiết kế của tác nhân lạnh và nƣớc ở các trạng thái
- Nhiệt độ sôi sôi của tác nhân lạnh.
Đối với hệ thống Chiller làm lạnh nƣớc, để tránh hiện tƣợng nƣớc đóng băng gây tắc vỡ
ống coil trong bình bay hơi, ta chọn nhiệt độ nƣớc ra khỏi bình bay hơi phải lớn hơn 00C. Đối
với những hệ thống cần nhiệt độ nƣớc ra thấp hơn, cần pha trộn Glycol vào trong nƣớc với tỷ

lệ thích hợp tùy theo yêu cầu của hệ thống và đặc điểm của thiết bị để giảm nhiệt độ hỗn hợp
xuống dƣới 00C. Đối với công trình, ta chọn chất tải lạnh là nƣớc có nhiệt độ đông đặc là 00C,
do đó nhiệt độ sôi của tác nhân lạnh t0 = 20C.
- Nhiệt độ nƣớc lạnh vào và ra khỏi bình bay hơi:
Nhiệt độ nƣớc ra khỏi biết bị bay hơi thƣờng cao hơn nhiệt độ sôi của tác nhân lạnh từ
3÷5 ºC, do đó, ta chọn nhiệt độ nƣớc ra bình bay hơi là tl1 = t0 + 5 = 70C. Độ chênh nhiệt độ
nƣớc vào và ra khỏi Chiller thƣờng là 5 ºC, do đó nhiệt độ nƣớc vào bình bay hơi là tl2 =
120C.
- Nhiệt độ nƣớc lạnh vào và ra ở các dàn trao đổi nhiệt AHU, FCU.
SVTH: ĐINH TẤN PHÚC – MSSV: 21202779

51


LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP

GVHD: TS BÙI NGỌC HÙNG

Trong phần tính toán tải lạnh, ta có sử dụng các hệ số đồng thời. Các hệ số này thể hiện
mức tải lạnh cực đại của các thiết bị trao đổi nhiệt sẽ không đồng thời với nhau. Do đó ở một
thời điểm nhất định, công suất của Chiller sẽ dƣ ra một chút. Lƣợng dƣ này ta có thể xem nhƣ
bù lại tổn thất nhiệt trên đƣờng ống dẫn nƣớc lạnh. Do đó, ta coi nhiệt độ nƣớc lạnh vào và ra
các dàn trao đổi nhiệt bằng với nhiệt độ nƣớc ra và vào Chiller.
Nhiệt độ nƣớc vào dàn trao đổi nhiệt: tvFCU/AHU = tl2 = 7 ºC
Nhiệt độ nƣớc vào dàn trao đổi nhiệt: trFCU/AHU = tl1 = 12 ºC
- Nhiệt độ nƣớc vào và ra khỏi tháp giải nhiệt.
Theo tài liệu [1], trang 22, ta có:
+ Nhiệt độ nƣớc ra khỏi tháp giải nhiệt tw1 bằng nhiệt độ nƣớc vào bình ngƣng và lớn hơn
nhiệt độ nhiệt kế ƣớt của không khí ngoài trời từ 3 đến 5 ºC .
+ Nhiệt độ nƣớc ra khỏi bình ngƣng bằng nhiệt độ nƣớc đi vào tháp giải nhiệt tw2 và lớn

hơn nhiệt độ nƣớc vào tháp giải nhiệt 5 ºC
Do đó: tw1 = tƣN + 3 = 30,5 + 3 = 33,5 ºC
tw2 = tw1 + 5 = 33,5 + 5 = 38,5 ºC
- Nhiệt độ ngƣng tụ của môi chất lạnh:
Theo tài liệu [1] trang 22, nhiệt độ ngƣng tụ tk cao hơn nhiệt độ nƣớc ra khỏi tháp giả
nhiệt khoảng 5 ºC. Do đó:
tk = tw2 + 5 = 38,5 + 5 = 43,5 ºC
3.2.3 Tính toán chu trình nhiệt
Ta có các điểm trạng thái trên đồ thị T-s nhƣ sau:

Hình 3.10 Chu trình nhiệt của Chiller trên đồ thị T-s
SVTH: ĐINH TẤN PHÚC – MSSV: 21202779

52


LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP

GVHD: TS BÙI NGỌC HÙNG

Trạng thái 1: Hơi môi chất lạnh ở trạng thái hơi bão hòa khô trƣớc khi đi vào máy nén.
p1 = p0= 3,148 bar
t1 = tk = 2 ºC
s1 = 0,9303 kJ/kg.K
i1 = 251,6 kJ/kG
Trạng thái 2’: Hơi môi chất lạnh ở trạng thái hơi quá nhiệt sau khi ra khỏi máy nén để vào
bình ngƣng
p2’ = pk= 11,16 bar
t2’ = tk = 47,97 ºC
s2’ = s1 = 0,9303 kJ/kg.K

i2’ = 277,9 kJ/kG
Trạng thái 2: Hơi môi chất lạnh ở trạng thái hơi bão hòa khô.
p2 = pk= 11,16 bar
t2 = tk = 43,5 ºC
s2 = 0,9141 kJ/kg.K
i2 = 272,7 kJ/kG
x2= 1
Trạng thái 3: Hơi môi chất lạnh ở trạng thái lỏng sôi sau khi ra khỏi bình ngƣng và trƣớc
khi vào thiết bị tiết lƣu.
p3 = pk= 11,16 bar
t3 = tk = 43,5 ºC
s3 = 0,4113 kJ/kg.K
i3 = 113,5 kJ/kG
x2= 0
Trạng thái 4: Hơi môi chất lạnh ở trạng thái hơi bão hòa ẩm sau khi ra khỏi thiết bị tiết lƣu
và vào thiết bi bay hơi.
p4 = p0 = 3,148 bar
t4 = t0 = 2 ºC
SVTH: ĐINH TẤN PHÚC – MSSV: 21202779

53


LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP

GVHD: TS BÙI NGỌC HÙNG

s4 = 0,4285 kJ/kg.K
i4 = i3 = 113,5 kJ/kG
Năng suất lạnh riêng:

q0 = i1 – i4 = 251,6 – 113,5 = 138,1 kJ/kg.
Công nén đoạn nhiệt của chu trình:
w = i2’ – i1 = 277,9 – 251,6 = 26,3 kJ/kg
Năng suất giải nhiệt riêng của bình ngƣng:
qk = i2’ – i3 = 277,9 – 113,5 = 164,4 kJ/kg
Hệ số làm lạnh:
COP =

q0
w

=

138,1
26,3

= 5,25

SVTH: ĐINH TẤN PHÚC – MSSV: 21202779

54