Thiết kế hệ thống điều hòa không khí sử dụng VRF giải nhiệt nước kết hợp hệ thống nước nóng trung tâm heat pump cho khách sạn queen ann nha trang

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT
THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH
KHOA CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC
----

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
NGÀNH CƠNG NGHỆ KĨ THUẬT NHIỆT

ĐỀ TÀI
THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐIỀU HỊA KHƠNG KHÍ
TRUNG TÂM VRF GIẢI NHIỆT NƯỚC KẾT HỢP
HỆ THỐNG NƯỚC NÓNG TRUNG TÂM HEAT PUMP
CHO KHÁCH SẠN QUEEN ANN NHA TRANG

GVHD : TS. LÊ MINH NHỰT
SVTH : ĐỖ ĐÀO QUỐC XUÂN – 13147086
TRẦN THANH TÂN

TP.HCM, tháng 07/2017

– 13147059


TĨM TẮT
Trong một tịa nhà lớn, cụ thể là một khách sạn, có rất nhiều loại Điều hịa
khơng khí được sử dụng, từ loại có cơng suất nhỏ, loại cục bộ có kích thước nhỏ lắp
đặt cho các khu vực điều hịa có ít diện tích cho đến các hệ Điều hịa khơng khí trung
tâm có cơng suất trung bình và lớn được lắp đặt để cung cấp tải lạnh cho tồn bộ
khách sạn. Song song đó, trong một khách sạn, hệ thống nước nóng thì khơng thể thiếu
nhằm cung cấp các nhu cầu về nước nóng như: Nấu ăn, tắm giặt, vệ sinh,... Như nếu
lắp đặt các máy nước nóng cục bộ thì lượng điện năng cho điện trở gia nhiệt nước sẽ

rất lớn. Do đó, việc lựa hệ thống nước nóng trung tâm Heat Pump sẽ có tiềm năng về
lâu dài.
Nhằm mục tiêu tiết kiệm năng lượng, cải thiện hiệu suất tối ưu cho cả hai hệ
thống lạnh và hệ thống nước nóng. Đồ án này sẽ tiến hành kết hợp một hệ thống lạnh
trung tâm VRF giải nhiệt nước với hệ thống nước nóng trung tâm Heat Pump giải
nhiệt nước cho khách sạn Queen Ann Nha Trang.
Đồ án sẽ lấy thông tin dự án trực tiếp từ công ty Mitsubishi Electric Việt Nam.
Tham khảo các tiêu chuẩn thiết kế, các hướng dẫn thiết kế từ các sách trong và ngoài
nước và dưới sự hướng dẫn trực tiếp từ đội ngũ kĩ sư từ công ty Mitsubishi Electric
Việt Nam.
Thiết kế hệ thống Điều hịa khơng khí, hệ thống thơng gió và hệ thống nước nóng
trung tâm Heat Pump. Đồng thời, nghiên cứu phương pháp để tận dụng nguồn nhiệt từ
hệ VRF cho hệ thống Heat Pump.
Kết quả, hệ thống tháp giải nhiệt cho VRF có thể tiết kiệm được 7% năng lượng
tiêu thụ cho động cơ, Heat Pump tận dụng nước giải nhiệt cho các dàn nóng như một
nguồn nhiệt.


LỜI CẢM ƠN
Sau gần bốn năm học tập tại trường Đại học Sư Phạm Kỹ Thuật thành phố Hồ
Chí Minh, cùng với sự giảng dạy tận tâm của quí thầy cơ, chúng tơi có được những
kiến thức vơ cùng q giá để làm hành trang vững chắc trong con đường học tập và
làm việc trong quãng thời gian tiếp theo.
Lời đầu tiên, chúng tôi xin chân thành cảm ơn nhà trường, quý thầy cô bộ môn
Công Nghệ Nhiệt - Điện Lạnh, đặc biệt là thầy Lê Minh Nhựt đã tận tình chỉ dạy
chúng tơi trong thời gian qua để hồn thành đồ án tốt nghiệp này. Chúng tơi xin kính
chúc quý thầy có nhiều sức khỏe, đạt được nhiều thành cơng trên con đường giáo dục,
góp phần nâng cao chất lượng đào tạo của nhà trường cũng như khoa Cơ khí Động lực.
Tiếp theo chúng tơi xin chân thành cảm ơn Ban giám đốc Công Ty Mitsubishi
Electric Việt Nam và các anh Kĩ sư tại phịng Điều hịa khơng khí dự án (Anh

Nguyễn Bá Nghị và anh Bạch Thanh Tùng) vì đã tạo điều kiện và tận tình chỉ dạy
chúng tơi những kiến thức cần thiết để hồn thành đồ án này. Chúc quý công ty và các
anh ngày càng phát triển bền vững.
Trong quá trình làm Đồ án sẽ khơng tránh khỏi những sai sót, chúng tơi rất mong
nhận được sự thơng cảm và đóng góp ý kiến của q thầy cơ cũng như các anh kĩ sư
tại phịng Điều hịa khơng khí dự án, cơng ty Mitsubishi Electric Việt Nam. Xin chân
thành cảm ơn!
Sinh viên thực hiện


MỤC LỤC
MỤC LỤC...................................................................................................................... i
NỘI DUNG CỦA ĐỀ TÀI.............................................................................................1
Chương 1 TỔNG QUAN...............................................................................................1
Chương 2 NGHIÊN CỨU LÍ THUYẾT........................................................................3
2.1. Khái qt cơng trình...............................................................................................3
2.1.1. Giới thiệu chung về cơng trình.............................................................................4
2.1.2. Giới thiệu hệ thống điều hịa khơng khí và nước nóng trung tâm........................5
2.2. Thiết kế hệ thống điều hịa khơng khí.....................................................................6
2.2.1. Mục tiêu thiết kế..................................................................................................6
2.2.2. Các qui phạm và tiêu chuẩn thiết kế....................................................................6
2.3. Phương pháp tính tốn tải lạnh...............................................................................7
2.3.1. Giới thiệu phần mềm Trace 700...........................................................................7
2.3.2. Phạm vi ứng dụng của phần mềm........................................................................7
2.3.3. Ứng dụng phần mềm tính tốn tải nhiệt thực tế...................................................8
2.3.4. Kết quả tính tốn cho cơng trình..........................................................................9
2.4. Lựa chọn thiết bị điều hịa khơng khí....................................................................20
2.4.1. u cầu đối với các thiết bị điều hịa khơng khí................................................20
2.4.1.1. Các u cầu cụ thể của hệ thống điều hịa khơng khí đối với cơng trình.........20
2.4.1.2. Sơ lược về hệ thống VRF giải nhiệt nước.......................................................20

2.4.1.3. Dàn nóng máy điều hồ khơng khí trung tâm VRF.........................................21
2.4.1.4. Máy nén..........................................................................................................21
2.4.1.5. Remote điều khiển..........................................................................................23
2.4.1.6. Phần mềm điều khiển trung tâm.....................................................................22
2.4.1.7. Hiệu suất:........................................................................................................24
2.4.1.8. Tiêu chuẩn chất lượng.....................................................................................24
2.4.2. Kết quả lựa chọn thiết bị điều hịa khơng khí.....................................................24
2.4.3. Giới thiệu một số thiết bị sử dụng cho cơng trình..............................................29
2.4.3.1. Dàn lạnh..........................................................................................................29
2.4.3.2. Dàn nóng giải nhiệt nước................................................................................32


2.4.3.3. Hệ thống điều khiển........................................................................................33
2.5.

Thiết kế tháp giải nhiệt......................................................................................36

2.5.1. Giới thiệu chung................................................................................................36
2.5.2. Tháp giải nhiệt kín............................................................................................37
2.5.3. Tính chọn tháp giải nhiệt...................................................................................39
2.5.4. Tính chọn cơng suất tháp giải nhiệt....................................................................39
2.5.5. Lưu lượng nước giải nhiệt..................................................................................43
2.5.6. Tính chọn bơm tháp giải nhiệt...........................................................................45
2.5.6.1. Tính tổn thất áp...............................................................................................45
2.5.6.2. Tính chọn kích thước đường ống....................................................................50
2.6.

Thiết kế hệ thống thơng gió..............................................................................58

2.6.1. Hệ thống thơng gió............................................................................................58

2.6.1.1. Mục đích thơng gió.........................................................................................58
2.6.1.2. Phân loại hệ thống thơng gió...........................................................................58
2.6.2. Một số loại quạt dùng trong hệ thống thơng gió................................................60
2.6.3. Thiết kế hệ thống gió tươi cho khách sạn Queen Ann.......................................61
2.6.3.1. Tính tốn lưu lượng gió tươi cần cấp..............................................................61
2.6.3.3. Tính tốn kích thước đường ống:....................................................................69
2.6.3.4. Tính tốn lưu lượng gió thải...........................................................................70
2.7.

Thiết kế hệ thống nước nóng trung tâm Heat Pump..........................................72

2.7.1. Tại sao nên sử dụng Heat Pump........................................................................72
2.7.2. Nhu cầu nước nóng cho khách sạn....................................................................76
2.7.3. Nguyên lý hoạt động.........................................................................................76
2.7.4. Những điểm nổi bật của Heat Pump Mitsubishi Electric..................................77
2.7.5. Những lợi ích đặc biệt của bơm nhiệt làm nước nóng.......................................77
2.7.6. Phân loại...........................................................................................................79
2.7.7. Bơm nhiệt giải nhiệt nước.................................................................................80
2.7.9. Tính tốn nhu cầu nước nóng cho khách sạn Queen Ann..................................81
2.8.

Hệ thống VRF kết hợp hệ thống Heat Pump.....................................................90

2.8.1. Mục đích kết hợp..............................................................................................90
2.8.2. Nguyên lý kết hợp.............................................................................................91


Chương 3 TRÌNH BÀY, ĐÁNH GIÁ VÀ BÀN LUẬN VỀ CÁC KẾT QUẢ………93
Chương 4 KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ.......................................................................102
DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO...................................................................103

DANH MỤC HÌNH ẢNH
Hình 1.1. Phân bố điện năng tiêu thụ trong một tịa nhà...............................................2
Hình 2.1 Khách sạn Queen Ann Nha Trang..................................................................4
Hình 2.2. Giao diện phần mềm Trace 700.....................................................................8
Hình 2.3. Mặt Bằng phịng ngủ 1..................................................................................9
Hình 2.4. Single Sheet.................................................................................................10
Hình 2.5. Rooms.........................................................................................................11
Hình 2.6. Roofs...........................................................................................................12
Hình 2.7. Walls............................................................................................................ 13
Hình 2.8. Internal Loads..............................................................................................14
Hình 2.9. Airflows......................................................................................................15
Hình 2.10. Partion/Floors............................................................................................16
Hình 2.11. Tạo hệ thống lạnh trung tâm cho cơng trình..............................................17
Hình 2.12. Bố trí khơng gian điều hịa theo dàn nóng.................................................18
Hình 2.13. Giao diện tính tốn và xuất kết quả...........................................................18
Hình 2.14. Dàn lạnh âm trần nối ống gió áp suất thấp.................................................29
Hình 2.15. Dàn lạnh âm trần nối ống gió áp suất thấp.................................................30
Hình 2.16. Dàn lạnh treo tường...................................................................................31
Hình 2.17. Dàn nóng giải nhiệt nước..........................................................................32
Hình 2.18 – 2.19. Remote Controller..........................................................................35
Hình 2.20. Tháp giải nhiệt loại kín và tháp giải nhiệt loại hở......................................36
Hình 2.21. Chất lượng nước khơng đạt u cầu trong tháp giải nhiệt hở....................37
Hình 2.22. Cấu tạo tháp giải nhiệt loại kín..................................................................38
Hình 2.23. Hình ảnh thực tế của tháp giải nhiệt kiểu kín Poongcheon PIC-3267W....45
Hình 2.24. Tổn thất áp do ma sát cho ống nước bằng thép..........................................49
Hình 2.25. Tổn thất áp do ma sát cho ống nước bằng đồng.........................................50
Hình 2.26. Tổn thất áp do ma sát trong ống nước bằng nhựa......................................50
Hình 2.28. Đồ thị đặc tính của bơm EBARA FS4LA..................................................56

Hình 2.29. Cấu tạo bơm EBARA FS4LA....................................................................57
Hình 2.30. Hình ảnh thực tế của bơm EBARA FS4LA...............................................57
Hình 2.34. Quạt thơng gió trịn....................................................................................60


Hình 2.35. Quạt ly tâm................................................................................................61
Hình 2.36. Đồ thị hệ số chính xác cho ống mềm.........................................................66
Hình 2.37. Giao thiện thiết lập thơng số của Ductchecker..........................................69
Hình 2.38. Chọn kích thước ống theo lưu lượng.........................................................70
Hình 2.39. Thống kê lượng điện tiêu thụ trong một cơng trình...................................73
Hình 2.40. Máy nước nóng cục bộ..............................................................................74
Hình 2.41. So sánh Lị hơi và Heat Pump...................................................................75
Hình 2.42. Hệ thống nước nóng năng lượng mặt trời..................................................75
Hình 2.43. Sơ đồ ngun lí hoạt động của bơm nhiệt.................................................76
Hình 2.44. Sưởi sàn bằng hệ thống nước nóng............................................................78
Hình 2.45. Hồ bơi nước nóng......................................................................................78
Hình 2.46. Sơ đồ nguyên lí hoạt động của Heat Pump giải nhiệt gió..........................79
Hình 2.47. Mạch Flash Injection.................................................................................79
Hình 2.48. Bơm nhiệt giải nhiệt nước.........................................................................80
Hình 2.49. Mạch Flash Injection.................................................................................81
Hình 2.50. Thơng tin dự án.........................................................................................82
Hình 2.51. Các thơng số về u cầu nước nóng..........................................................82
Hình 2.52. Bơm nhiệt CRHV-P600YA-HPB...............................................................87
Hình 2.53. Tank chứa nước nóng SAC 5000...............................................................89
Hình 2.54. Thơng số kích thước bơm..........................................................................89
Hình 2.55. Sơ đồ ngun lí hệ thống Heat Pump........................................................90
Hình 2.56. Heat Pump dùng nguồn địa nhiệt làm heat source.....................................91
Hình 2.57. Heat Pump dùng nguồn nhiệt từ các hồ nước nóng làm Heat Source........91
Hình 2.58. Sơ đồ nguyên lí hoạt động của hệ kết hợp VRF và Heat Pump.................92

DANH MỤC BẢNG
Bảng 2.1. Thơng số tính tốn của khơng khí bên ngồi.................................................7
Bảng 2.2. Thơng số tính tốn của khơng khí trong nhà.................................................7
Bảng 2.3. Kết quả tính tốn.........................................................................................19
Bảng 2.3. Tải lạnh tính tốn cơng trình Queen Ann.....................................................93
Bảng 2.4. Bảng thống kê thiết bị trong cơng trình.......................................................25
Bảng 2.5. Tải lạnh thiết kế cho các khu vực điều hòa của khách sạn..........................40
Bảng 2.6. Thơng số dàn nóng đã chọn.........................................................................42
Bảng 2.7. Thơng số của các dàn nóng.........................................................................44
Bảng 2.8. Thơng số kĩ thuật của tháp giải nhiệt Poongcheon PIC-3267W..................95
Bảng 2.9. Hệ số K - Ống có kết nối dạng ren..............................................................48
Bảng 2.10. Hệ số K – Ống có kết nối dạng hàn mặt bích............................................48
Bảng 2.11. Quy đổi chiều các co 90o sang chiều dài đường ống (m)...........................48
Bảng 2.12. Quy đổi các van, vòi, bộ kết nối sắt và đồng sang co................................49
Bảng 2.13. Vận tốc nước cho phép tùy theo công năng hệ thống................................50
Bảng 2.14. Kết quả tính tốn tổn thất áp trên đường nước hồi từ các dàn nóng VRF..52
Bảng 2.15. Kết quả tính tốn tổn thất áp trên đường nước cấp cho VRF.....................53
Bảng 2.16. Thông số yêu cầu chọn bơm......................................................................55
Bảng 2.17. Thông số kỹ thuật của bơm EBARA FS4LA.............................................55
Bảng 2.18. TCVN – Phụ lục F.....................................................................................62
Bảng 2.19. Bảng thơng số tính tốn lưu lượng gió tươi cần cấp cho các phòng, các khu
vực điều hòa................................................................................................................. 97
Bảng 2.20. Hệ số độ nhẵn bề mặt đường ống..............................................................64
Bảng 2.21. Bảng tính tốn tổn thất áp trên tồn đường ống cấp gió tươi tầng 2..........68
Bảng 2.22. Bảng tính tốn tổn thất áp trên đương ống cấp gió tươi tầng 7-26............69
Bảng 2.23. Cột áp của quạt trên đường quạt cấp gió tươi............................................97
Bảng 2.24. Bảng thơng số tình tốn lưu lượng gió thải cho các phịng khu vực điều
hịa ............................................................................................................................. 71
Bảng 2.25. Kết quả tính tốn tổn thất áp trên đường gió thải......................................71

Bảng 2.26. Lưu lượng và cột áp cho quạt hút các tầng của khách sạn.........................99
Bảng 2.27. So sánh máy nước nóng cục bộ và Heat Pump..........................................73


Bảng 2.28. Bảng so sánh lò hơi và Heat Pump............................................................74
Bảng 2.29. Kết quả tính tốn nhu cầu nước nóng cho khách sạn Queen Ann..............83
Bảng 2.30. Bảng thông số kĩ thuật của Heat Pump CRHV-P600-HPB........................91
Bảng 3.1. Tải lạnh cơng trình Queen Ann………………………………………….. 93
Bảng 3.2. Thông số kĩ thuật của tháp giải nhiệt Poongcheon PIC-3267W………......95
Bảng 3.3. Bảng thơng số tính tốn lưu lượng gió tươi cần cấp cho các phịng, các khu
vực điều hòa…………………………………………………………………………..97
Bảng 3.4 Cột áp của quạt trên đường quạt cấp gió tươi……………………….….....98
Bảng 3.5 Lưu lượng và cột áp cho quạt hút thải các tầng của khách sạn…………….99


NỘI DUNG CỦA ĐỀ TÀI
Chương 1. TỔNG QUAN
Ngày nay, khi Cơng nghiệp hóa – Hiện đại hóa ngày càng phát triển, hàng loạt
các cơng trình xây dựng mọc lên với tốc độ khơng tưởng, có rất nhiều ứng dụng hiện
đại được phát minh và phát triển để đáp ứng cho nhu cầu sống của con người. Chất
lượng môi trường sống là một trong nhiều yếu tố ngày càng được yêu cầu khắt khe
hơn để đảm bảo các vấn đề về sức khỏe tinh thần và thể chất.
Điều hịa khơng khí là một khái niệm khơng cịn xa lạ trong cuộc sống hiện đại
ngày nay, đó là một phần khơng thể thiếu trong cơng cuộc hồn thiện chất lượng sống
hằng ngày do việc địi hỏi một khơng gian sống và làm việc chất lượng ngày càng
nâng cao. Đi cùng với điều đó, việc tiết kiệm năng lượng cũng là một vấn đề được đặt
lên hàng đầu.
Trong một tòa nhà lớn, cụ thể là một khách sạn, có rất nhiều loại Điều hịa
khơng khí được sử dụng, từ loại có cơng suất nhỏ, loại cục bộ có kích thước nhỏ lắp
đặt cho các khu vực điều hịa có ít diện tích cho đến các hệ Điều hịa khơng khí trung

tâm có cơng suất trung bình và lớn được lắp đặt để cung cấp tải lạnh cho tồn bộ
khách sạn. Song song đó, trong một khách sạn, hệ thống nước nóng thì khơng thể thiếu
nhằm cung cấp các nhu cầu về nước nóng như: Nấu ăn, tắm giặt, vệ sinh,... Nhưng nếu
lắp đặt các máy nước nóng cục bộ thì lượng điện năng cho điện trở gia nhiệt nước sẽ
rất lớn. Do đó, việc lựa hệ thống nước nóng trung tâm Heat Pump sẽ có tiềm năng về
lâu dài.
Trong một tịa nhà, hệ thống Điều hịa khơng khí thường tiêu thụ tới 40% trong
tổng điện năng tiêu thụ. Các dàn nóng khi giải nhiệt cho các dàn lạnh sẽ tỏa nhiệt ra
môi trường. Đối với các máy lạnh cơng suất nhỏ thì lượng nhiệt sinh ra là không đáng
kể, nhưng đối với một hệ thống lạnh trung tâm lớn gồm nhiều dàn nóng và hàng trăm
dàn lạnh thì lượng nhiệt tỏa ra mơi trường là vô cùng lớn. Nhiều nghiên cứu được thực
hiện để có thể tận dụng triệt để lượng nhiệt sinh ra từ dàn nóng như: [1] Nghiên cứu về
hiệu suất về truyền nhiệt thứ cấp trong bộ trao đổi nhiệt của hệ thống lạnh
(HaitaoWang, ShunbaoZhou, ZhongshiWei, RenWang – Energy and Buildings, tập
133, trang 206-216), [2] Nghiên cứu về sự tăng hiệu suất của hệ thống Điều hịa khơng
khí khi ứng dụng công nghệ hồi nhiệt (Scientia Iranica, Tập 20, mục 2, trang 329-336),
1


[3] Khảo sát thực nghiệm hệ thống hồi nhiệt cho hệ thống điều hịa khơng khí tịa nhà
ở các khu vực nóng và ẩm (Energy and Buildings, tập 49, trang 62-68) và còn nhiều
các nghiên cứu khác, nhưng đều mang tính chất lí thuyết chưa có tính thực tiễn cao.
Nhằm mục tiêu tiết kiệm năng lượng, cải thiện hiệu suất tối ưu cho cả hai hệ
thống lạnh và hệ thống nước nóng. Đồ án này sẽ tiến hành kết hợp một hệ thống lạnh
trung tâm VRF giải nhiệt nước với hệ thống nước nóng trung tâm Heat Pump giải
nhiệt nước cho khách sạn Queen Ann Nha Trang.
Đây là dự án thực tế đầu tiên có sự kết hợp giữa hệ thống VRF - Heat Pump mà
đội ngũ kỹ sư công ty Mitsubishi Electric Việt Nam và TS. Lê Minh Nhựt, trường
Đại học Sư Phạm kĩ thuật Hồ Chí Minh đồng hướng dẫn. Đồ án thể hiện sự sáng tạo,
linh hoạt trong cuộc cách mạng về năng lượng, nâng cao hiệu suất của hệ thống.

Hình 1.1. Phân bố điện năng tiêu thụ trong một tòa nhà
( />
2


Chương 2
NGHIÊN CỨU LÍ THUYẾT
Đề tài của đồ án tốt nghiệp này là thiết kế một hệ thống điều hòa khơng khí
trung tâm VRF, hệ thống thơng gió và hệ thống nước nóng trung tâm cho khách sạn
Queen Ann tại Nha Trang. Trong q trình thiết kế, để có một hệ thống điều hịa khơng
khí hồn thiện, đúng u cầu kĩ thuật, chúng tôi đã tham khảo một số tiêu chuẩn thiết
kế trong và ngồi nước, từ đó lập nên các bảng tính để cơng việc thiết kế được chính
xác, nhanh chóng và dễ dàng hơn.
Các tài liệu dùng để tham khảo như: Tiêu chuẩn ASHRAE về thiết kế điều hịa
khơng khí và thơng gió, ASHRAE Handbook về tính tốn tổn thất áp, tiêu chuẩn
TCVN 5687 – 2010 về thông gió, tiêu chuẩn TCVN 4513 – 1988 về cấp thốt nước,
tiêu chuẩn CP 13 Singapore và một số tiêu chuẩn khác, Guide book của Mitsubishi
Electric về tính chọn tháp giải nhiệt.
Song song đó, việc sử dụng một số phần mềm có độ tin cậy cao trong q trình
thiết kế cũng được cân nhắc nhằm mang lại một kết quả chính xác hơn. Một số phần
mềm đã sử dụng để tính tốn như: Trace 700 để tính tốn tải lạnh, Duct Checker để
tính tốn thơng gió và kích thước đường ống gió, các Auto Lisp của AutoCad, Design
tool của Mitsubishi Electric để lựa chọn thiết bị và tính chọn kích thước đường ống
gas, một số Spreadsheet được xây dựng trên nền tảng tiêu chuẩn ASHRAE để tính tốn
tổn thất áp trên đường ống nước cấp hồi, phần mềm tính tốn nước nóng của
Mitsubishi Electric. Phương pháp nghiên cứu chính ở đây là tham khảo các nguồn tài
liệu tin cậy, tính tốn để tìm ra số liệu phù hợp với điều kiện thực tế, lặp đi lặp lại q
trình tính tốn nhiều lần để có sai số nhỏ nhất.
Đối với hệ VRF và Heat Pump của khách sạn Queen Ann Nha Trang, nguồn

nhiệt để giải nhiệt dàn nóng VRF thay vì thải ra ngồi mơi trường sẽ được tận dụng lại
để làm nguồn nhiệt cho hệ thống Heat Pump. Kết quả là hệ các dàn nóng VRF sẽ tận
dụng một phần nhiệt lạnh từ Heat Pump để giải nhiệt, từ đó giảm tải cho tháp giải
nhiệt. Nội dung đề tài sẽ được triển khai thơng qua việc tính tốn và thiết kế hệ thống
điều hịa khơng khí trung tâm VRF , hệ thống thơng gió cho các khu vực điều hịa, hệ
thống nước nóng trung tâm Heat Pump, sự kết hợp giữa hệ thống VRF và hệ thống
Heat Pump).
3


2.1. Khái qt cơng trình

Hình 2.1 Khách sạn Queen Ann Nha Trang
2.1.1. Giới thiệu chung về cơng trình
Khách sạn Queen Ann được thiết kế và thi cong với tiêu chuẩn 5 sao, tọa lạc
trên đường Trần Phú, Lộc Thọ, Tp. Nha Trang, Khánh Hịa
Vì thế khách sạn Queen Ann được trang bị các vật dụng được nhập khẩu trực
tiếp từ các nhà sản xuất nổi tiếng Châu Âu như thiết bị men sứ DURAVIT, bồn tắm
KALDEWEI, van xả, sen tắm HANSGROHE, hệ thống điều hịa khơng khí trung tâm
và hệ thống nước nóng trung tâm của MITSUBISHI ELECTRIC xuất xứ từ Nhật. Tạo
nên một cơng trình với độ tiên nghi và chất lượng cao nhất.
Các dịch vụ chính :


284 phịng trang bị hiện đại, ban công hướng biển

4




Phòng họp sức chứa 300 khách



Nhà hàng theo tiêu chuẩn quốc tế



Hồ bơi



Spa



Café & Bar



Gym

2.1.2. Giới thiệu hệ thống điều hịa khơng khí và nước nóng trung tâm
Đối với khách sạn cao cấp với tiêu chuẩn 5 sao thì hệ thống điều hịa khơng khí
và hệ thống nước nóng ln là một trong những yếu tố đóng vai trị quan trọng quyết
định chất lượng cơng trình.
Với u cầu thiết kế một hệ thống điều hịa khơng khí và nước nóng trung tâm
vừa đảm bảo tính tiện nghi vừa thân thiện với môi trường và tiết kiệm điện năng một
cách tối ưu nhất, hệ thống điều hịa khơng khí trung tâm VRF giải nhiệt nước kết hợp

sử dụng hệ thống nước nóng trung tâm hot water heat pump là giải pháp hiệu quả nhất
đáp ứng được những yêu cầu trên.
Trong một hệ thống lạnh thông thường, khi hoạt động, một dàn nóng sẽ thải
nhiệt ra mơi trường bên ngồi thơng qua bộ trao đổi nhiệt. Đối với máy lạnh công suất
nhỏ cho các hộ gia đành hay khu vực điều hòa có khơng gian nhỏ thì lượng nhiệt tỏa ra
từ dàn nóng là khơng đáng kể, nhưng đối với một hệ thống lạnh có cơng suất lớn cho
một tịa nhà cao tầng hay khách sạn thì lượng nhiệt tỏa ra mơi trường từ các dàn nóng
là rất lớn. Do vậy, nếu tận dụng được lượng nhiệt này, ta sẽ có thể tiết kiệm chi phí cho
năng lượng và thu lợi từ các mục đích kinh tế khác.
Dự án khách sạn Queen Ann Nha Trang sẽ kết hợp hệ thống lạnh trung tâm
VRF giải nhiệt nước kết hợp với hệ thống nước nóng trung tâm Heat Pump giải nhiệt
nước, việc kết hợp hai hệ thống này nhằm mục đích giảm tải cho hệ thống bơm nhiệt,
giúp tận dụng tối đa lượng nhiệt sinh ra từ dàn nóng VRF cũng như giảm đi chi phí
năng lượng cho Heat Pump khi sản xuất nước nóng.

5


2.2. Thiết kế hệ thống điều hịa khơng khí
2.2.1. Mục tiêu thiết kế
Là một cơng trình hiện đại, để đảm bảo duy trì hoạt động của các phịng chức
năng, khách sạn đòi hỏi phải trang bị một hệ thống điều hịa khơng khí. Những mục
tiêu cơ bản mà nhiệm vụ thiết kế đặt ra là:


Tạo ra mơi trường vi khí hậu với các thông số nhiệt độ, độ ẩm, tốc độ gió, độ trong
sạch của khơng khí được kiểm sốt và điều chỉnh theo điều kiện tiện nghi của con
người.



Tạo ra các vùng khơng khí đệm thích hợp ở sảnh, hành lang để tránh sự thay đổi
nhiệt độ quá lớn cho con người.



Thiết bị lựa chọn cho hệ thống phải bảo đảm tính hiện đại, làm việc tin cậy, vận
hành đơn giản và thuận tiện cho việc bảo dưỡng và sửa chữa.



Hệ thống có khả năng phục vụ độc lập theo yêu cầu sử dụng cho từng khu vực.
Công suất của hệ thống được tự động điều chỉnh theo tải nhiệt thực tế của tòa nhà
tại từng thời điểm để nâng cao hiệu suất hoạt động của hệ thống và giảm chi phí
vận hành.



Hệ thống được thiết kế tuân theo các tiêu chuẩn và qui phạm về an toàn, về phịng
chống cháy, khơng tạo ra các nguồn nhiệt có nhiệt độ cao, và không sử dụng các
vật liệu dễ gây cháy nổ.

2.2.2. Các qui phạm và tiêu chuẩn thiết kế
Hệ thống điều hịa khơng khí cho cơng trình được thiết kế dựa trên các qui
phạm, tiêu chuẩn kỹ thuật,và các tài liệu sau đây:


Tiêu chuẩn thiết kế điều hịa khơng khí, thơng gió, sưởi ấm TCVN 5687 - 2010.



Tiêu chuẩn khí hậu vùng xây dựng TCVN 4088-85.



Các qui phạm về Bảo vệ môi trường Việt Nam.



HVAC Systems Duct Design.SMACNA.1981 Edition.



ASHRAE Hanbook. Fundamentals 1997.



ASHRAE Hanbook. HVAC Systems and Application 1999.



CP 13 (1999) Singapore standard.



Các bản vẽ thiết kế kiến trúc của cơng trình.
6


Thơng số tính tốn của khơng khí bên ngồi:

Bảng 2.1. Thơng số tính tốn của khơng khí bên ngồi
Mùa nóng
Mùa mưa

Nhiệt độ (oC)
35
32

Ðộ ẩm (%)
65
85

Thơng số tính tốn của khơng khí bên trong nhà:
( Phụ lục 3, TCVN 5687-1992)
Bảng 2.2. Thơng số tính tốn của khơng khí trong nhà
Các phịng chức năng
Hành lang ( Khu đệm )

Mùa nóng
23±2oC
27oC

Mùa mưa
23±2oC
27oC

Các yêu cầu thiết kế khác


Theo tiêu chuẩn điều kiện tiện nghi của con người trong môi trường làm việc.



Mật độ người cho phòng làm việc 5m²/người; phòng họp 2m²/người; hội trường
1.5m2/người.



Lưu lượng khơng khí sạch cho mỗi người trong mỗi giờ: Lyc = 20 - 30 m3/h.người.



Ðộ ồn trong các phòng làm việc là: 35 - 50dBA.



Ðộ ồn trong các phòng phục vụ công cộng: 50dBA.



Ðộ ồn trong tại khu vực đặt máy: 65dBA.

2.3. Phương pháp tính tốn tải lạnh
2.3.1. Giới thiệu phần mềm Trace 700
Trace 700 là một sản phẩm của công ty Trane, đây là một phần mềm chạy trên
nền tảng hệ điều hành Window, được sử dụng để xây dựng một mơ hình cơng trình ảo
để từ đó ta có thể tính tốn tải nhiệt cho cơng trình đó cũng như mơ phỏng sự hoạt
động của nó theo giờ hoặc một khoảng thời gian nào đó trong một năm. Nó cũng có
thể được sử dụng để tính tốn, phân tích các khía cạnh về mặt kinh tế.
2.3.2. Phạm vi ứng dụng của phần mềm



Tính tốn tải lạnh cho những cơng trình Điều hịa Khơng khí.

7




Tính tốn, phân tích năng lượng tiêu thụ và chi phí tốn kém cho hoạt động của
cơng trình cũng như tính tốn các thơng số liên quan đến kinh tế của cơng trình.
Phần mềm được xây dựng dựa trên tiêu chuẩn ASHRAE



Bảng thông số kết quả xuất dữ liệu ra nhiều thông số phù hợp với nhu cầu của
người sử dụng để dễ dàng lựa chọn thiết bị cho phù hợp với u cầu mỗi người.



Phần tính tốn giá thành đưa ra việc liên quan đến mật độ người sử dụng cơng trình
theo thời gian biểu đặc trưng trong ngày.



Có thể dễ dàng tạo ra nhiều phương án khác nhau để so sánh tính kinh tế và kỹ
thuật của các giải pháp nhờ đó người sử dụng dễ dàng lựa chọn được phương án tối
ưu nhờ vào các kết quả tính tốn phân tích có từ phần mềm này.

2.3.3. Ứng dụng phần mềm tính tốn tải nhiệt thực tế

1
2
3
4
5

6

Hình 2.2. Giao diện phần mềm Trace 700
1.

Dữ liệu thời tiết tại thành phố Nha Trang

2.

Tạo các Template để quản lí dễ dàng hơn
8


3.

Tạo các phòng với các dữ liệu theo điều kiện thực tế

4.

Tạo hệ thống điều hịa khơng khí sử dụng (Hệ VRF)

5.

Phân phối các phịng vào hệ thống

6.

Tính tốn và hiển thị kết quả

Ở đây, ta chọn một ví dụ điển hình trong khách sạn để tính tải nhiệt. Phịng được lựa
chọn là phịng ngủ có vị trí tại tầng 7.

Hình 2.3. Mặt Bằng phịng ngủ 1
Tab Create Room
Dựa vào mặt bằng và thông tin tổng hợp từ bản vẽ ta nhập các thông số thực tế vào
từng sheet của Trace 700:
-

Single Sheet:
+ Kết cấu vật liệu xây dựng của phịng gồm tường và kính, hướng và diện tích

phịng.
+ Lưu lượng gió cấp, tải nhiệt theo số người lấy theo tiêu chuẩn ASHRAE.
+ Lượng khơng khí thay đổi trong phịng
+ Tải nhiệt của các thiết bị trong phòng ( đèn, quạt, các thiết bị điện,...)

9


Hình 2.4. Single Sheet
Sheet Rooms:


Nhiệt độ, độ ẩm cần cài đặt cho phịng.



Theo điều kiện thiết kế có thể chọn cảm biến CO 2 hỗ trợ cho phòng cháy chữa
cháy.



Cao độ của phòng so với mặt đất, chiều cao tường, khoảng khơng gian trần giả.



Loại phịng có điều hịa hay không.



Loại vật liệu cho nền (phần mềm cho tự tra theo tiêu chuẩn ASHRAE và đưa ra giá
trị phù hợp với vật liệu cho cơng trình, ta có thể tạo thêm thông qua thư viện).

10


Hình 2.5. Rooms
Sheet Roofs: ta nhập cụ thể vật liệu sàn, hướng, độ nghiêng của sàn, bổ sung thêm sàn
nếu phịng có gác lửng hoặc một số khu vực đặc trưng.
Skylight (cửa lấy sáng) ta cũng có thể cập nhật thơng số vật liệu, diện tích, số
lượng của skylight cho phù hợp với cấu trúc cơng trình.

11

Hình 2.6. Roofs

12


Sheet Wall :khai báo cụ thể cho phần Single Sheet ta nhập hướng của tường(0 o hướng
Bắc, 90o hướng Đông, 180o hướng Nam, 270o hướng Tây), tường có bao nhiêu kính,
loại kính
Bổ sung cửa sổ, cửa ra vào, diện tích của cửa, loại vật liệu cho cửa.

Hình 2.7. Walls

13


Sheet Internal Loads: ta nhập theo dữ liệu ban đầu. tuy nhiên ta vẫn có thể thêm hoặc
bớt các một số thiết bị hay người theo yêu cầu của công trình như :


Số người trong khu vực tính tốn.



Cơng suất nhiệt của đèn.



Các thiết bị tóa nhiệt đặc trưng trong phòng.



Chọn thời gian phân bổ người hay thiết bị trong khu vực tính tốn (dựa theo dữ
theo của Trace cung cấp).

Hình 2.8. Internal Loads

14


Sheet Airflows: Ta sẽ chú đến phần ventilations, đó là phần tải thất thốt do lượng gió
cấp vào và thốt ra ngồi, ta nhập thơng số tra theo TCVN5687 hoặc chọn theo tiêu
chuẩn ASHRAE. Mục infitration quan trọng khi ta làm phịng sạch, đó chính là lượng
khơng khí thất thốt qua cửa sổ các mép cửa hay trần hoặc các khe hở, tuy nhiên ở đây
là khách sạn nên ta khơng tính đến. Mục Main supply và Auxiliary suplly ta để phần
mềm tính tốn

Hình 2.9. Airflows

15