Đồ án thiết kế hệ thống điều hòa không khí water chiller cho khu văn phòng

Đồ Án: Thiết kế hệ thống điều hịa khơng khí
Chính

GVHD: PGS.TS Võ Chí

Mục lục
Chương 1: Tổng quan về điều hịa khơng khí
1.1 Vai trị của điều hịa khơng khí
1.2 Các hệ thống điều hịa khơng khí
1.3 Lựa chọn hệ thống điều hịa khơng khí
Chương 2: Tính phụ tải nhiệt
2.1 Giới thiệu cơng trình
2.1.1 Giới thiệu cơng trình
2.1.2 Các thơng số tính tốn và khảo sát
2.2 Tính phụ tải nhiệt
2.2.1 Các cơ sở lý thuyết
2.2.2 Kết quả
2.3 Tính phụ tải ẩm
2.3.1 Các cơ sở lý thuyết
2.3.2 Kết quả
Chương 3: Thành lập và tính tốn sơ đồ điều hịa khơng khí
3.1

Lựa chọn thông số
3.1.1 Lựa chọn các thông số bên trong – bên ngồi
3.1.2 Sơ đồ điều hịa khơng khí

3.2

Thành lập và tính tốn
3.2.1 Giới thiệu sơ đồ

3.2.2 Cơ sở tính tốn lý thuyết
3.2.3 Bảng tính tốn cho tồn bộ cơng trình
3.3 Lựa chọn máy và thiết bị

3.3.1 Lựa chọn thiết bị các phịng
3.3.2 Lựa chọn điều hịa khơng khí
Chương 4: Tính toán lắp đặt máy và hệ thống cấp và vận chuyển khơng khí
4.1 Thiết kế lắp đặt máy
4.1.1 Thiết kế, bố trí thiết bị
4.1.2 Tính tốn đường ống nước
Trang 1


Đồ Án: Thiết kế hệ thống điều hịa khơng khí
Chính

GVHD: PGS.TS Võ Chí

4.2 Thiết kế hệ thống phân phối và vận chuyển khơng khí
4.2.1 Khái niệm chung
4.2.2 Thiết kế lắp đặt – Chọn quạt – Đường ống gió tưoi
4.2.3 Lựa chọn miệng thổi
Tài liệu tham khảo

Trang 2


Đồ Án: Thiết kế hệ thống điều hịa khơng khí
Chính

GVHD: PGS.TS Võ Chí

Chương 1:

TỔNG QUAN VỀ ĐIỀU HỊA KHƠNG KHÍ
1.1

Vai trị của điều hịa khơng khí
Điều hồ khơng khí là kỹ thuật tạo ra và duy trì điều kiện vi khí hậu thích hợp với

con người và cơng nghệ của q trình sản xuất. Để có thể thấy được vai trị của việc điều
hồ khơng khí ta đi vào tìm hiểu ảnh hưởng của môi trường đến con người và sản xuất.

1.1.1 Ảnh hưởng của môi trường đến con người :
1. Nhiệt độ:
-Truyền nhiệt :truyền nhiệt từ cơ thể con người vào môi trường xung quanh theo 3
cách : dẫn nhiệt,đối lưu và bức xạ .Lượng nhiệt trao đổi này gọi là nhiệt hiện ,ký hiệu
qh .Nếu cường độ vận động của con người thay đổi thì lượng nhiệt hiện không thể căng
bằng với lượng nhiệt do cơ thể sinh ra .Để thải hết nhiệt do cơ thể sinh ra cần có hình
thức trao đổi thứ 2 đó là toả ẩm .
- Toả ẩm :ngồi hình thức truyền nhiệt cơ thể con người cịn trao đổi nhiệt với mơi
trường xung quanh thơng qua toả ẩm, toả ẩm có thể xảy ra ở mọi phạm vi nhiệt độ và khi
nhiệt độ càng cao thì cường độ toả ẩm càng lớn. Nhiệt năng cơ thể toả ra ngoài cùng với
hơi nước dưới dạng nhiệt ẩn, nên lượng nhiệt này gọi là nhiệt ẩn, ký hiệu qw.
Nhiệt ẩn có giá trị càng cao khi hình thức giải nhiệt bằng truyền nhiệt khơng thuận lợi
.Tổng luợng nhiệt truyền nhiệt và toả ẩm phải luôn bằng lượng nhiệt do cơ thể sinh ra q toả
=qh+qw.Nếu vì một lý do nào đó mất cân bằng nhiệt thì sẽ gây rối loạn và sinh ra đau ốm.
Nhiệt độ thích hợp nhất đối với con người nằm trong khoảng 22 đến 270C.
2. Độ ẩm tương đối
Độ ẩm tương đối có ảnh hưởng quyết định đến khả năng thốt mồ hơi vào mơi

trường xung quanh.Q trình này chỉ có thể xảy ra khi <100%. Độ ẩm quá cao hay
thấp đều khơng tốt đối với con người. Độ ẩm thích hợp đối với cơ thể con người nằm
trong khoảng tương đối rộng =50÷70%.
3. Tốc độ khơng khí
Trang 3


Đồ Án: Thiết kế hệ thống điều hịa khơng khí
Chính

GVHD: PGS.TS Võ Chí

Tốc độ khơng khí xung quanh có ảnh hưởng đến cường độ trao đổi nhiệt và trao đổi
chất giữa cơ thể với môi trường xung quanh. Khi nhiệt độ quá thấp, tốc độ quá lớn thì cơ
thể mất nhiệt gây cảm giác lạnh.Trong kỹ thuật điều hồ khơng khí người ta chỉ quan tâm
đến tốc độ gió trong vùng làm việc ,tức vùng dưới 2 m kể từ sàn nhà .
4. Nồng độ các chất độc hại
các chất độc hại bao gồm những chất chủ yếu sau :
-Bụi :bụi ảnh hưởng đến hệ hơ hấp ,kích thước càng nhỏ thì càng có hại vì nó
tồn tại trong khơng khí lâu hơn và rất khó khử .Bụi có hai nguồn gốc hữu cơ và vô cơ
.Cho tới nay không có tiêu chuẩn chung để đánh giá mức độ ảnh hưởng tổng hợp của các
chất độc hại trong khơng khí .Tuy các chất độc hại có nhiều nhưng trên thực tế trong các
cơng trình dân dụng chất độc hại phổ biến nhất vẫn là khí CO 2 do con người thải ra trong
q trình hơ hấp .Vì thế trong kỹ thuật điều hồ khơng khí người ta chủ yếu quan tâm đến
nồng độ CO2 .Để dánh giá mức độ ô nhiễm người ta dựa vào nồng độ CO 2 trong khơng
khí .
5. Độ ồn :
Độ ồn có thể gây 1 số bệnh như : bồn chồn và gây các rối loạn gián tiếp khác ,độ ồn
tác động nhiều đến hệ thần kinh ,gây cho con người cảm giác khó chịu. Vì vậy độ ồn là 1
tiêu chuẩn rất quan trọng không thể bỏ qua khi thiết kê 1 hệ thống điều hồ khơng khí.

1.1.2 Ảnh hưởng của mơi trường đến sản xuất :
1. Nhiệt độ :
Nhiệt độ ảnh hưởng đến nhiều loại sản phẩm. Một số quá trình sản xuất đòi hỏi
nhiệt độ phải nằm trong một giới hạn nhất định .
Ví dụ :

-Kẹo sơcơla :7-80C
-Kẹo cao su: 200C
-Bảo quản rau quả :100C

2. Độ ẩm tương đối:
Độ ẩm ảnh hưởng nhiều đến một số sản phẩm
Trang 4


Đồ Án: Thiết kế hệ thống điều hịa khơng khí
Chính

GVHD: PGS.TS Võ Chí

-Khi độ ẩm cao có thể gây nấm mốc cho một số sản phẩm nông nghiệp và công
nghiệp nhẹ
-Khi độ ẩm thấp sản phẩm sẽ khơ ,giịn khơng tốt hoặc bay hơi làm giảm chất
lượng sản phẩm hoặc hao hụt trọng lượng .
3. Vận tốc khơng khí :
Khi tốc độ lớn ,trong nhà máy dệt, sản xuất giấy ... sản phẩm nhẹ sẽ bay khắp phòng
hoặc làm rối sợi .Trong một số trường hợp sản phẩm bay hơi nứơc nhanh làm giảm chất
lượng. Vì vậy trong một số xí nghiệp sản xuất ngưịi ta cũng quy định tốc độ khơng khí
khơng vượt q mức cho phép.

4. Độ trong sạch của khơng khí có nhiều ngành sản xuất bắt buộc phải thực hiện
trong phịng khơng khí cực kỳ như sản xuất hàng điện tử bán dẫn,tráng phim .. .một số
ngành thực phẩm cũng đòi hỏi cao về độ trong sạch của khơng khí ,tránh làm bẩn các
thực phẩm .

1.2 Các hệ thống điều hịa khơng khí
1.2.1 Hệ thống điều hịa cục bộ:
- Máy điều hồ cửa sổ: Tất cả các bộ phận của máy điều hoà đặt trong vỏ máy. Ưu
điểm là gọn, dễ lắp đặt. Nhược điểm là phải đục tường đặt máy mất mỹ quan, máy có
năng suất lạnh nhỏ, hình thức khơng đa dạng.
- Máy điều hoà tách rời: Máy được phân thành hai mảng:
+ Mảng trong nhà: (indoor unit) Gồm một hay nhiều khối trong có chứa dàn
bốc hơi (dàn lạnh) nên cịn gọi là khối lạnh.
+ Mảng ngoài trời: (outdoor unit) Chỉ gồm một khối trong có chứa dàn ngưng
(dàn nóng)
Ưu điểm: Giá thành rẻ, đơn giản, dễ sử dụng, vận hành, lắp đặt.
Nhược điểm: Khoảng cách dàn nóng và dàn lạnh hạn chế (khơng q 20 m),
chênh lệch nhiệt độ giữa dàn nóng và dàn lạnh không được quá lớn, công suất máy
hạn chế (max =60.000BTU/h).
- Máy điều hoà dạng tủ hai khối: Một khối trong nhà (khối lạnh) có thể đặt đứng
hoặc treo, một khối ngồi trời (khối nóng). Loại này có năng suất lạnh vừa và nhỏ.

1.2.2 Hệ thống điều hòa VRV:
Trang 5


Đồ Án: Thiết kế hệ thống điều hịa khơng khí
Chính

GVHD: PGS.TS Võ Chí

- Máy điều hồ kiểu VRV (Variable Refrigerant Volume): Về cấu tạo máy VRV
giống như máy loại tách rời nghĩa là gồm hai mảng: mảng ngoài trời và mảng trong nhà
gồm nhiều khối trong có dàn bốc hơi và quạt. Sự khác nhau giữa VRV và tách rời là với
VRV chiều dài và chiều cao giữa khối ngoài trời và trong nhà cho phép rất lớn (100 m
chiều dài và 50 m chiều cao), chiều cao giữa các khối trong nhà có thể tới 15m. Vì vậy
khối ngồi trời có thể đặt trên nóc nhà cao tầng để tiết kiệm không gian và điều kiện làm
mát dàn ngưng bằng khơng khí tốt hơn.
Ngồi ra máy điều hồ kiểu VRV có ưu điểm là:
- Khả năng lớn trong việc thay đổi công suất lạnh bằng cách thay đổi tần số điện
cấp cho máy nén, nên tốc độ quay của máy nén thay đổi và lưu lượng môi chất
lạnh cũng thay đổi
- Tiết kiệm được hệ thống đường ống nước lạnh, nước giải nhiệt, có thể tiết kiệm
được rất nhiều nguyên vật liệu cho hệ thống điều hoà
- Tiết kiệm được nhân lực và thời gian thi công lắp đặt vì hệ VRV đơn giản hơn
nhiều so với hệ trung tâm nước.
- Khả năng tiết kiệm năng lượng cao vì được trang bị máy nén biến tầng và khả
năng điều chỉnh năng suất lạnh gần như vô cấp.
- Tiết kiệm chi phí vận hành: Hệ VRV khơng cần nhân cơng vận hành trong khi
hệ chiller cần đội ngũ vận hành chun nghiệp.
- Khả năng tự động hố cao vì thiết bị đơn giản
- Khả năng sửa chữa bảo dưỡng rất năng động và nhanh chóng nhờ thiết bị
chuẩn đốn đã được lập trình và cài đặt sẵn trong máy
Các máy VRV có dãy cơng suất hợp lý, lắp ghép lại với nhau thành mạng đáp
ứng mọi nhu cầu về năng suất.

1.2.3 Hệ thống điều hòa Water Chiller:
- Hệ thống điều hồ Water Chiller: Là hệ thống điều hồ khơng khí gián tiếp,
trong đó đầu tiên mơi chất lạnh trong bình bốc hơi của máy lạnh làm lạnh nước (là chất
tải lạnh) sau đó nước sẽ làm lạnh khơng khí trong phịng cần điều hồ bằng thiết bị trao

đổi nhiệt như FCU, AHU hoặc buồng phun.
Ưu điểm:
+ Hệ thống đường ống nước lạnh có thể dài tuỳ ý có thể đáp ứng được mọi
yêu cầu thực tế
+ Có nhiều cấp giảm tải 3 ÷ 5 cấp/cụm
+ Thường giải nhiệt bằng nước nên hoạt động bền, hiệu quả, ổn định.
Nhược điểm:
+ Phải có phịng máy riêng cho cụm Chiller
+ Phải có người phụ trách
+ Hệ thống lắp đặt, vận hành, sử dụng tương đối phức tạp.
Trang 6


Đồ Án: Thiết kế hệ thống điều hịa khơng khí
Chính

GVHD: PGS.TS Võ Chí

+ Chi phí vận hành cao, đầu tư cao.

1.2.4 Hệ thống điều hòa trung tâm:
- Hệ thống điều hồ trung tâm: Là hệ thống mà ở đó xử lý nhiệt ẩm được tiến
hành ở một trung tâm và được dẫn theo các kênh gió đến các hộ tiêu thụ. Trên thực tế
máy điều hoà dạng tủ là máy điều hoà kiểu trung tâm. Ở trong hệ thống này khơng khí sẽ
được xử lý nhiệt ẩm trong một máy lạnh lớn, sau đó được dẫn theo hệ thống kênh dẫn
đến các hộ tiêu thụ.
Ưu điểm: Thích hợp cho đối tượng phịng lớn có nhiều người, hội trường,
nhà hát, rạp chiếu bóng.
Nhược điểm: Người sử dụng hầu như khơng can thiệp được nhiệt độ cũng
như lưu lượng gió trong phịng (trừ khi sử dụng van điều chỉnh dùng mô tơ), Hệ

thống đường ống gió có kích thước lớn cồng kềnh chiếm nhiều khơng gian, hệ
thống này khi hoạt động thì hoạt động với 100% tải.

1.3 Lựa chọn hệ thống điều hịa khơng khí
Qua tìm hiểu tính chất của cơng trình, phân tích ưu nhược điểm của từng hệ thống
điều hồ khơng khí, em nhận thấy rằng việc lắp đặt hệ thống điều hồ khơng khí tại Khu
văn phịng thuộc Vĩnh n nên dùng hệ thống điều hồ khơng khí Water chiller.

Trang 7


Đồ Án: Thiết kế hệ thống điều hịa khơng khí
Chính

GVHD: PGS.TS Võ Chí

Chương 2:

TÍNH PHỤ TẢI NHIỆT
2.1 Giới thiệu cơng trình
2.1.1 Giới thiệu cơng trình
Thiết kế hệ thống điều hịa khơng khí cho khu văn phịng tại Vĩnh n với các đặc
điểm sau:
Khu văn phịng gồm có 21 phịng, 1 hội trường được bố trí như hình vẽ

-

Số lượng người : 25 người

-

Cấp gió tươi trực tiếp sử dụng hệ thống Water

PHO`NG

PHO`NG

4000
4000
4000

Kích thước
PHO`NG

PHO`NG

Hội trường
PHO`NG
Phịng
làm việc

Đơn vị

18x12

m2

6000

2000

6000

6000

Đèn

PHO`NG

Đơn vị

Kích thước

m3

40PHO`
x N26
G x 7,5

6000

Số lượng người

PHO`NG

kW

6000

Người

m2PHO`NG

PHO`NG

PHO`NG

HƠ?I TRUO`NG 216M2

KíchPHO`thước(dài
x rộng x cao)
NG
Cơng suất điện thiết bị

PHO`NG

lxb
6x4

Thơng số cơng trình

2.1.2 Các thơng số tính
PHO`NG
tốn
và khảo sát

PHO`NG

SA?NH

Tên phịng, khu vực

PHO`NG

PHO`NG

12000

PHO`NG

PHO`NG

2000

PHO`NG

4500

chiller.

2000

6000

Người

25
1

12000

PHO`NG

2000

4000

-

4000

Diện tích :1040 m2

4000

-

Kết quả
7800
18
25

2.2 Tính phụ tải nhiệt
2.2.1 Các cơ sở lý thuyết
1. Nhiệt do máy móc thiết bị điện toả ra Q1
a. Nhiệt toả ra từ thiết bị dẫn động bằng động cơ điện: Q11
Do đây là khu văn phịng máy có sử dụng động cơ điện biến đổi điện năng thành cơ năng
làm chuyển động kết cấu phần cơ khí hầu như là khơng có nên chọn Q11=0
Trang 8

3000


Đồ Án: Thiết kế hệ thống điều hịa khơng khí
Chính

GVHD: PGS.TS Võ Chí

b. Nhiệt toả ra từ các thiết bị điện: Q12
Thiết bị điện là những thiết bị tiêu thụ điện năng dùng để sấy, sưởi hoặc duy trì hoạt động
của một hệ thống máy móc nào đó: ví dụ như máy vi tính, ti vi…
Ở đây ta ước lượng sơ bộ cơng suất các thiết bị trong các phịng như sau:
Số phòng

Nhiệt tỏa

Văn phòng

21

12,6

Hội trường

1

5,4

Tổng

18kW

2. Nhiệt toả ra từ các nguồn sáng nhân tạo Q2
Nguồn sáng ở đây là nguồn sáng từ các đèn điện.Do khơng biết bố trí đèn cụ thể trong
phòng như thế nào nên tổn thất do nguồn sáng nhân tạo trong trường hợp này được tính
theo cơng thức:
Q2=qS x F
qS : cơng suất chiếu sáng yêu cầu cho 1 m2 diện tích sàn theo bảng 3.2 trang 54 – Tài
liệu 1. Đối với phòng làm việc, phân xưởng sản xuất ,khách sạn, văn phòng…Lấy theo
tiêu chuẩn
qS =10÷12 w/m2
chọn : qS = 12 w/m2
F : diện tích sàn nhà
Tên

Diện tích

Số phịng

Kết quả

Văn phịng

4x6

21

6048

Hội trường

18x12

1

2592

Tổng

8640W

Q2 = (21.4.6+18.12)x12 = 8640 W
3. Nhiệt do người toả ra Q3
Nhiệt do người toả ra gồm 2 thành phần :
-Nhiệt hiện :do truyền nhiệt từ người ra môi trường thông qua đối lưu ,bức xạ
và dẫn nhiệt qh.
-Nhiệt ẩn :do toả ẩm (mồ hôi và nước mang theo)qw.
Trang 9


Đồ Án: Thiết kế hệ thống điều hịa khơng khí
Chính

GVHD: PGS.TS Võ Chí

-Nhiệt tồn phần :nhiệt tồn phần bằng tổng nhiệt hiện và nhiệt ẩn :
q=qw+qh
Tổn thất do người tỏa ra được xác định theo công thức :
-Nhiệt hiện :
Q3h=n.qh.10-3 kW

-Nhiệt ẩn :
Q3w=n.qw.10-3 kW
-Nhiệt toàn phần :
Q3=n.q.10-3kW
n-tổng số người trong phịng.
qh,qw,q - nhiệt hiện ,nhiệt ẩn và nhiệt tồn phần do 1 người toả ra trong 1 đơn
vị thời gian.Xác định theo bảng 3.4 tài liệu 1 lấy nhiệt thừa trung bình, đối với khơng
gian Khu văn phịng, nhiệt độ 220C ta được :
qh = 78W ,qw=52W, từ đó ta được q=qw+qh=78+52=130W
Tên

Sơ người/phịng

Số phịng

Kết quả

Văn phịng

1

21

2,73

Hội trường

4

1

0,52

Tổng

3,25kW

4. Nhiệt do sản phẩm mang vào Q4
Tổn thất nhiệt dạng này chỉ có trong các xí nghiệp, nhà máy, ở khơng gian thiết kế là khu
văn phịng này thì Q4=0.
5. Nhiệt toả ra từ bề mặt thiết bị nhiệt Q5
Trên thực tế ít xảy ra vì khi điều hịa thì các thiết bị này thường phải ngừng hoạt động
nên chọn Q5=0
6. Nhiệt do bức xạ mặt trời vào phòng Q6
Trang 10


Đồ Án: Thiết kế hệ thống điều hịa khơng khí
Chính

GVHD: PGS.TS Võ Chí

a. Nhiệt bức xạ mặt trời :
Có thể coi mặt trời là một quả cầu lửa khổng lồ với đường kính trung bình
1,39.106km và cách xa quả đất 150.106km. Nhiệt độ bề mặt mặt trời khoảng 6000K trong
khi ở tâm đạt đến 8÷40.106K. Tuỳ thuộc vào thời điểm trong năm mà khoảng cách từ Mặt
trời đến Trái đất thay đổi .
Do ảnh hưởng của bầu khí quyển lượng bức xạ mặt trời giảm đi khá nhiều. Có nhiều
yếu tố ảnh hưởng đến bức xạ mặt trời như mức độ ô nhiễm bụi, mây mù, thời điểm trong
ngày và trong năm, địa điểm nơi lắp đặt cơng trình ...

Nhiệt bức xạ được chia ra thành 3 thành phần
-Thành phần trực xạ: nhận nhiệt trực tiếp từ mặt trời
-Thành phần tán xạ: nhiệt bức xạ chiếu lên các đối tượng xung quanh làm nóng
chúng và các vật đó bức xạ gián tiếp lên kết cấu .
-Thành phần phản chiếu từ mặt đất .
b. Nhiệt bức xạ mặt trời thực tế qua kính Q61:
Nhiệt bức xạ mặt trời khi bức xạ qua kính chỉ có 1 phần tác động tức thời tới khơng khí
trong phịng, phần cịn lại tác động lên kết cấu bao che và bị hấp thụ 1 phần , chỉ sau 1
khoảng thời gian nhất định mới tác động tới khơng khí. Vì vậy thành phần nhiệt thừa do
các tia bức xạ xâm nhập qua cửa kính gây tác động tức thời đến phụ tải hệ thống điều hồ
khơng khí :
Theo thiết kế thì loại kính được dùng là loại kính thường (

ε
k

≠1) và có rèm che (

ε
m

≠1)

Nhiệt bức xạ mặt trời qua kính được tính theo cơng thức:
ε ε ε
ε
Q61=Fk.R” c . ds . mm . kh [W]
Trong đó :
Fk-diện tích bề mặt kính, m2. Kính có khung kim loại Fk=F’, F’ diện tích phần kính và khung

Theo yêu cầu thiết kế ta biết tỷ lệ kính/tường các hướng= 30%
0,4.α k + τ k (α m + τ m + ρ k ρ m + 0,4.α k .ρ m )
0,88

R” = [

].R
Trang 11


Đồ Án: Thiết kế hệ thống điều hịa khơng khí
Chính

GVHD: PGS.TS Võ Chí

-Trị số nhiệt bức xạ mặt trời qua kính cơ bản vào phịng R lấy theo bảng 3.10 tài liệu 1
α τ ρ
α τ ρ
-Các giá trị k, k , k lấy theo bảng 3.6 và m, m , m lấy theo bảng 3.8
Và ta có :

Loại kính

Hệ số
hấp thụ
αk

Hệ số
phản xạ
ρk

Hệ số
xuyên qua
τk

0,15

0,08

0,77

Kính trong dày 6mm, phẳng

Hệ số
hấp thụ
αm

Hệ số
phản xạ
ρm

Hệ số
xuyên qua
τm

0,09

0,77

0,14

Màn che Brella kiểu Hà Lan

Vậy R” =

 0,4.0,15 + 0,77(0,09 + 0,14 + 0,08.0,77 + 0,4.0,15.0,77) 


0,88



R = 0,36R

R : lượng nhiệt xâm nhập lớn nhất qua cửa kính loại cơ bản (W/m2). Lấy theo bảng 3.10
ε c -hệ số tính đến độ cao H(m) nơi đặt cửa kính so với mực nước biển .Lấy H = 5m
ε c = 1 + 0,023

H
5
1000 =1+0,023 1000 =1,00

ε ds -hệ số xét đến độ chênh lệch của nhiệt độ đọng sương:

ε ds = 1 − 0,13

Với

t s − 20
=

10

22 − 20

1- 0,13

10

= 0,974

ts = 220C

ε mm -Hệ số xét tới ảnh hưởng của mây mù, trời có khơng mây lấy ε mm = 1

ε kh -Hệ số xét tới ảnh hưởng của khung kính, với khung kim loại lấy ε kh= 1,17

Ta có bảng kết quả:
Diện tích tường
1 phịng F

Diện tích kính
1 phịng Fk

m2

Đơng

R

Q61

Q61i

m2

Số
phịng
chịu BX

W/m2

W

W

4x4,5

3,6

6

520

4608

Tây

4x4,5

3,6

6

520

4608

Nam

6x4,5

8,1

3

82

1634

Bắc

6x4,5

10,8

4

44

780

Hướn
g

Văn
phịng

Trang 12

11630


Đồ Án: Thiết kế hệ thống điều hịa khơng khí
Chính

Hội
trườn
g

GVHD: PGS.TS Võ Chí

Đơng

12x4,5

10,8

0

520

0

Tây

12x4,5

10,8

0

520

0

Nam

18x4,5

24,3

1

82

817

Bắc

18x4,5

32,4

0

44

0

Tổng nhiệt bức xạ qua cửa kính Q61

817

12447

c. Nhiệt bức xạ mặt trời qua kết cấu bao che Q62
Ta bỏ qua lượng nhiệt bức xạ qua tường.Lượng nhiệt truyền qua mái do bức xạ và chênh
lệch nhiệt độ trong phịng và ngồi trời được xác định theo cơng thức
Q62=Fm.k.ϕm.t, W
Trong đó :
Fm : diện tích mái, m2 ta xem diện tích mái bằng diện tích trần(sàn)
k - hệ số truyền nhiệt qua mái ,ta bố trí mái tơn , có trần bằng gỗ .Theo 3-4tài liệu 2
ta có k = 1,59 W/m2 0C
ϕm hệ số màu của mái, với mái màu sáng ta chọn ϕm= 0,78
t =tTD-tT độ chênh nhiệt độ tương đương

-

εs Hệ số hấp thụ của mái và tường. Tra bảng 3.13 chọn vật liệu làm mái là tơn màu
sáng có εs =0,8

-

αN=20W/m2.K Hệ số tỏa nhiệt khơng khí đối lưu bên ngồi

Rxn=R/0,88 Nhiệt bức xạ đập vào mái hoặc tường W/m2
tra bảng 3.7 tài liệu 1 với mặt nằm ngang vào tháng 5 và R=792W/m2
Rxn=792/0,88=900W/m2
tN=32,90C,tT= 220C, t =tTD - tT=68,9-22=46,90C
Diện tích 1 phịng

Số phịng

Kết quả

Văn phòng

4x6

21

29315

Hội trường

18x12

1

12563

Tổng

41878 W
Trang 13


Đồ Án: Thiết kế hệ thống điều hịa khơng khí
Chính

GVHD: PGS.TS Võ Chí

Nhiệt bức xạ mặt trời vào phịng : Q6=Q61+Q62=41878+12447=54325W
7. Nhiệt do lọt khơng khí vào phịng Q7
Khi có độ chênh áp suất trong phịng và bên ngồi sẽ có hiện tượng rị rỉ khơng khí
và ln kèm theo tổn thất nhiệt .Việc tính tổn thất nhiệt thường rất phức tạp do khó xác
định chính xác lượng khơng khí rị rỉ .Mặt khác các phịng có điều hồ thường địi hỏi
phải kín. Phần khơng khí rị rỉ có thể coi là một phần khí tươi cung cấp cho hệ thống.
Q7=L7(IN-IT)
Tuy nhiên, lưu lượng khơng khí rị rỉ thường khơng theo quy luật và rất khó xác
định. Nó phụ thuộc vào độ chênh lệch áp suất, vận tốc gió, kết cấu khe hở cụ thể, số lần
đóng mở cửa … vì vậy trong trường hợp này có thể xác định theo kinh nghiệm
Q7h=0,335(tN-tT).V.ξ (W)
Q7w=0,84(dN-dT).V.ξ (W)

Trong đó

V: thể tích phịng ,m3

dT,dN: dung ẩm của khơng khí tính tốn trong nhà và ngồi trời

Tra dT theo trạng thái có tT=220C T=75% ta được dT=12g/kgkkk
Tra dN theo trạng thái có tN= ttbmax= 32,9oC N=(ttbmax)= 81% dN=25g/kgkkk
ξ :hệ số kinh nghiệm tra bảng 3.14 tài liệu 1
từ các số liệu đã có ta tính được :
Thể tích 1 phịng

ξ

Số
phịng

Q7h

Q7w

Q7

Văn phịng

4x6x4,5

0,77

21

6377

19070

25447

Hội trường

18x12x4,5

0,55

1

1952

5838

7790

Tổng

Trang 14

33237 W

3457737


Đồ Án: Thiết kế hệ thống điều hịa khơng khí
Chính

GVHD: PGS.TS Võ Chí

Ở cơng trình này số lượt người qua lại không nhiều nên ta bỏ qua lượng nhiệt do trường

hợp lượt người qua lại gây nên.
8. Nhiệt truyền qua kết cấu bao che Q8
a. Nhiệt truyền qua tường :gồm nhiệt truyền qua tường phần khơng có kính và phần kính
do độ chênh nhiệt độ .
* Nhiệt truyền qua tường phần khơng có kính :
ở kết cấu tường của cơng trình thì tường gồm lớp vữa ximăng 2 bên dày 10mm ở giữa là
lớp gạch dày 300mm
Q811=k.Fkk.t

Hệ số truyền nhiệt k=

1
δ
1
1
+∑ i +
αT
λi α N

W/m2K

Tra bảng 3.16 có αN , αT hệ số tỏa nhiệt bề mặt bên ngoài và bên trong kết cấu bao che
-

αT=11,6W/m2K , αN =23,3W/m2K

-

δi chiều dày của tường chọn δi =0,3m, chiều dày lớp vữa chọn δi =0,01m

-

λi hệ số dẫn nhiệt W/mK tra bảng 3.19 chọn vật liệu gạch nhiều lỗ xây vữa nặng
λi=0,45W/mK, vật liệu trát vữa xi măng λi=0,8W/mK

k=

1
δ
1
1
+∑ i +
αT
λi α N

1
1
0,3 0,01
1
+
+
+
11,6 0,45 0,8 23,3

=

=1,24 W/m2K

Tường tiếp xúc trực tiếp với khơng khí bên ngồi nên t=tN-tT=32,9-22=10,90C
Diện tích tường

1 phịng F

Diện tích kính
1 phịng Fk

m2

m2

Đơng

4x4,5

3,6

14,4

6

1168

Tây

4x4,5

3,6

14,4

6

1168

Nam

6x4,5

8,1

18,9

3

766

Bắc

6x4,5

10,8

16,2

4

876

Đơng

12x4,5

10,8
Trang 15

43,2

0

0

Hướn
g

Văn
phịng
Hội

Diện tích
Số
phần
khơng kính phịng

Q811

Q81i

W

W

3978

779


Đồ Án: Thiết kế hệ thống điều hịa khơng khí
Chính

trường

GVHD: PGS.TS Võ Chí

Tây

12x4,5

10,8

43,2

0

0

Nam

18x4,5

24,3

57,6

1

779

Bắc

18x4,5

32,4

48,6

0

0

Tổng nhiệt truyền qua cửa kính Q811

4757

* Nhiệt truyền vào ở phần có kính :
Q812=k.Fk.t
Tổng diện tích phần kính
Fk=Fkđ+Fkt+Fkn+Fkb=30,6+30,6+54+72=187,2m2
Độ chênh nhiệt độ : t=tN-tT=10,90C
-

δi chiều dày của kính δi =0,006m

-

λi hệ số dẫn nhiệt W/mK λi=0,65W/mK

Hệ số truyền nhiệt k=

Hội
trường

1
1
0,006
1
+
+
11,6 0,65 23,3

=

Diện tích tường 1
phịng F

Diện tích kính 1
phịng Fk

m2

m2

Đơng

4x4,5

Tây

=7,23W/m2K

Số
phịng

Q812

Q812i

W

W

3,6

6

1702

4x4,5

3,6

6

1702

Nam

6x4,5

8,1

3

1915

Bắc

6x4,5

10,8

4

3404

Đơng

12x4,5

10,8

0

0

Tây

12x4,5

10,8

0

0

Nam

18x4,5

24,3

1

1915

Bắc

18x4,5

32,4

0

0

Hướn
g

Văn
phịng

1
δ
1
1
+∑ i +
αT
λi α N

Tổng nhiệt truyền qua cửa kính Q812

Trang 16

8723

1915

10638


Đồ Án: Thiết kế hệ thống điều hịa khơng khí
Chính

GVHD: PGS.TS Võ Chí

Vậy Nhiệt truyền qua tường Q81= Q811+ Q812=4757+10638=15395W
b. Nhiệt truyền qua nền Q82:
Để tính nhiệt truyền qua nền đất người ta chia nền thành 4 dải,mỗi dải có bề rộng là 2m.
b
2m

D·y 3
2m

D·y 4

D·y 2
D·y 1

Theo cách chia này ta có các dải từ ngồi vào:I÷IV
Dải I: k1 = 0,5 W/m2 0C ; F1 = 4*(a + b) m2
Dải II: k2 = 0,2 W/m2 0C ; F2 = 4*(a + b) m2
Dải III: k3 = 0,1 W/m2 0C ; F3 = 4*(a + b) m2
Dải IV: k4 = 0,07 W/m2 0C ; F4 = (a -12)*(b -12) m2
• Phịng làm việc có F1=24m2 <48m2 nên coi tồn bộ là dãi I : F=40m2
• Hội trường F=18.12=216m2
Dãi I F2=4.(12+18)=120
Dãi II F3=4.(12+18)-48=72
Dãi III F4=4.(12+18)-80=40
Dãi IV F5=(12-12).(18-12)=0
Tổn thất nhiệt qua nền do truyền nhiệt:
Q82= (k1F1+k2F2+k3F3+k4F4)(tN-tT)

= (0,5.40.21 + 0,5.120 + 0,2.72+ 0,1.40).(32,9 – 22) = 5433 W
Số phòng
Trang 17

Q, W


Đồ Án: Thiết kế hệ thống điều hịa khơng khí
Chính

GVHD: PGS.TS Võ Chí

Văn phịng

21

4578

Hội trường

1

855

Tổng

5433

Như vậy tổng tổn thất do truyền nhiệt:
Q8 = Q81 + Q82 = 15395 + 5433 = 20828 W

2.2.2 Kết quả
1

∑Q

i

8

TỔNG LƯỢNG NHIỆT THỪA QT=

,kW

Tên

Kí hiệu

Kết quả tính(W)
Văn phịng

Hội trường

Nhiệt do máy móc thiết bị điện toả ra

Q1

12600

5400

Nhiệt toả ra từ các nguồn sáng nhân tạo

Q2

6048

2592

Nhiệt do người toả ra

Q3

2730

520

Nhiệt do sản phẩm mang vào

Q4

0

Nhiệt toả ra từ bề mặt thiết bị nhiệt

Q5

0

Nhiệt do bức xạ mặt trời vào phịng

Q61

11630

817

Q62

41878

12447

Q7

25447

7790

Q81

12701

2694

Q82

4578

855

117612

33115

Nhiệt do lọt khơng khí vào phịng
Nhiệt truyền qua kết cấu bao che

Tổng
Tổng lượng nhiệt thừa QT

2.3 Tính phụ tải ẩm
2.3.1 Các cơ sở lý thuyết
1. Lượng ẩm do người toả ra W1

Trang 18

150727 W


Đồ Án: Thiết kế hệ thống điều hịa khơng khí
Chính

GVHD: PGS.TS Võ Chí

Trong đó :n=25-số người trong phịng
gn -lượng ẩm do1 người toả ra trong phòng trong 1 đơn vi thời gian ,kg/s tra
bảng 3.21tài liệu 1 với trạng thái lao động trung bình, tT=220C ta được gn= 158g/h.người
vậy

2. Lượng ẩm bay hơi từ các sản phẩm W2
W2=0
3. Lượng ẩm do bay hơi đoạn nhiệt W3
W3=0
4. Lượng ẩm do hơi nước nóng mang vào W4
W4=0

2.3.2 Kết quả
Tên

Kí hiệu

Kết quả ( kg/s )

Lượng ẩm do người toả ra

W1

0,001

Lượng ẩm bay hơi từ các sản phẩm

W2

0

Lượng ẩm do bay hơi đoạn nhiệt

W3

0

Lượng ẩm do hơi nước nóng mang vào

W4

0

WT

0,001

Tổng
* Tính kiểm tra đọng sương :

Như đã biết khi nhệt độ vách tw thấp hơn nhiệt độ đọng sương của khơng khí tiếp xúc với
nó sẽ xảy ra hiện tượng đọng sương trên vách .Tuy nhiên do xác định nhiệt độ vách khó
nên người ta quy điều kiện đọng sương về dạng khác .
Về mùa hè thực hiện chế độ làm lạnh nhiệt độ bên ngồi lớn hơn nhiệt độ bên trong .Khi
đó tTw>tT>tTS như vậy vách trong không thể xảy ra hiện tượng đọng sương .
Gọi tNs là nhiệt độ đọng sương vách ngồi , ta có điều kiện xảy ra đọng sương :
tNs>tNw
theo phuơng trình truyền nhiệt ta có :
Trang 19


Đồ Án: Thiết kế hệ thống điều hịa khơng khí
Chính

GVHD: PGS.TS Võ Chí

k(tN-tT)=αN(tN-tNw)
k=αN(tN-tNw)/(tN-tT)

hay

khi giảm tNw thì k tăng khi giảm tới tNs thì trên tường bị đọng sương ,khi đó ta được giá trị
kmax
kmax=αN(tN-tNs)/(tN-tT)
điều kiện không đọng sương được viết lại:
kmax=αN(tN-tNs)/(tN-tT)>k
ở đây nhiệt độ đọng sương tNs =280C là nhiệt độ đọng sương của trạng thái có
tN=32,90C ,ϕN=81%
vậy ta có ứng với tường bên là
kmax=αN(tN-tNs)/(tN-tT)=23,3(32,9-28)/(32,9-22)=10,47W/m2K
xét điều kiện không bị đọng sương đối với tường bên phần khơng có kính ta có :
k=4,8W/m2K
vậy

kmax=10,47>k=4,8 nên vách ngồi phần tường bên khơng kính khơng bị đọng

sương.
Đối với phần kính ở tuờng bên ta có k=7,23W/m2K
Ta thấy kmax>k nên vách ngồi kính khơng bị đọng sương

Tải bản FULL (FILE WORD 46 trang): bit.ly/37w0I2e
Dự phòng: fb.com/TaiHo123doc.net

Chương 3:

THÀNH LẬP VÀ TÍNH TỐN SƠ ĐỒ ĐIỀU HỊA KHƠNG KHÍ
3.1

Lựa chọn thơng số

3.1.1 Lựa chọn các thơng số bên trong – bên ngồi
1.Giới thiệu cơng trình :
-Vị trí : Vĩnh Yên ở 21 độ vĩ bắc
Trang 20


Đồ Án: Thiết kế hệ thống điều hịa khơng khí
Chính

GVHD: PGS.TS Võ Chí

-chức năng : Khu Văn Phịng
2.Chọn thơng số tính tốn :
a.Chọn thơng số tính tốn bên ngồi trời
-Nhiệt độ và độ ẩm ngồi trời :
Tại Vĩnh n có các thơng số khí hậu (tra theo các PL tài liệu 1):
 Nhiệt độ của tháng nóng nhất và lạnh nhất
+ ttbmax= 32,9oC (tháng 6)
+ ttbmin= 11,9oC (tháng 2)
 Độ ẩm của tháng nóng nhất và lạnh nhất
+ (ttbmax)= 81%
+ (ttbmin)= 82%
b. Chọn thơng số tính tốn trong phịng
*Nhiệt độ và độ ẩm :Bảng 2.1 tài liệu 1
Mùa hè: tT=220C

=75%

Mùa đơng : tT=220C =75%
*Chọn tốc độ khơng khí trong phịng :
Chọn theo nhiệt độ khơng khí tính tốn trong phịng .Nếu nhiệt độ trong phịng
thấp cần chọn tốc độ gió nhỏ tránh cơ thể mất nhiều nhiệt, theo bảng 2.2 TL 1 ứng với
nhiệt độ trong phòng tT=220C ta chọn k= 0,5m/s
*Chọn độ ồn cho phép trong phòng :
Độ ồn có ảnh hưởng đến trạng thái và mức độ tập trung vào công việc của con
người. Mức độ ảnh hưởng đó tuỳ thuộc vào cơng việc tham gia hay tuỳ thuộc vào
chức năng của phòng .tra bảng 2.10 TL 1 ứng với chức năng của phòng là khu văn
phòng ta được độ ồn cực đại cho phép 50dB ,chọn 45dB
*Lượng khơng khí tươi cần cấp :
Trang 21

3457737


Đồ Án: Thiết kế hệ thống điều hịa khơng khí
Chính

GVHD: PGS.TS Võ Chí

Ở đây là 1 Khu văn phịng nên để đánh giá mức độ ô nhiễm ta dựa vào nồng độ CO 2
có trong khơng khí.(khơng có chất độc hại và khơng có người hút thuốc)
Lưu lượng khơng khí tươi cần cấp cho 1 người trong 1 giờ Vk được xác định :
Vk= VCO2/(-a)
Trong đó :
VCO2 là lượng CO2 do con người thải ra tính theo m3/h.người.Ở đây ta chọn cường

độ vận động là trung bình theo bảng 2.8 TL 1 ta được VCO2=0,046 m3/h
 là nồng độ CO2 cho phép ,% thể tích theo bảng 2.7 TL I ta chọn : =0,15%
a là nồng độ CO2 trong không khí mơi trường xung quanh ,% thể tích, chọn a=0,03%
vậy
Vk= VCO2/(-a)=0,046/((0,15-0,03)/100) =38,3m3/h.người

3.1.2 Sơ đồ điều hịa khơng khí
1. Ta chọn máy điều hồ khơng khí làm lạnh bằng nước(Water chiller) vì những lý do sau
 Cơng suất dao động lớn từ 5 ton đến hàng ngàn ton.
 Hệ thống ống nước lạnh gọn nhẹ cho phép lắp đặt trong không gian
cơng trình này là một khơng gian trần khơng thống.
 Có phịng để chứa cụm chiller.
 Hệ thống hoạt động ổn định ,bền và tuổi thọ cao .
 Vì đây là một hội trường nên không phải lúc nào số người cũng có
số lượng đúng như thiết kế tức phụ tải nhiệt ln dao động theo số
người có mặt trong phịng nên dùng hệ thống này có nhiều cấp giảm
tải , cho phép điều chỉnh công suất theo phụ tải và do đó tiết kiệm
điện năng khi non tải .
Với tất cả lý do trên ta chọn hệ thống Water chiller là hợp lý .
2. Nguyên lý làm việc và các thiết bị chính trong hệ thống

Trang 22

Tải bản FULL (FILE WORD 46
trang): bit.ly/37w0I2e
Dự phòng: fb.com/TaiHo123doc.net


Đồ Án: Thiết kế hệ thống điều hịa khơng khí
Chính

GVHD: PGS.TS Võ Chí

* Nguyên lý làm việc :hệ thống điều hồ khơng khí kiểu làm lạnh bằng nước là hệ thống
trong đó cụm máy lạnh khơng trực tiếp xử lý khơng khí mà làm lạnh nước đến khoảng
70C . Sau đó nước được dẫn theo đường ống có bọc cách nhiệt đến các dàn trao đổi nhiệt
gọi là các FCU và AHU để xử lý nhiệt ẩm khơng khí . Như vậy trong hệ thống này nước
sử dụng làm chất tải lạnh.
3.2

Thành lập và tính tốn
3.2.1 Giới thiệu sơ đồ
Lập sơ đồ điều hồ khơng khí là xác định các q trình thay đổi trạng thái của khơng khí
trên đồ thị I-d nhằm mục đích xác định các khâu cần xử lý và năng suất của nó để đạt
được trạng thái khơng khí cần thiết trước khi cho thổi vào phịng .
Sơ đồ điều hồ khơng khí được lập trên cơ sở :
-Điều kiện khí hậu địa phương nơi lắp đặt cơng trình tN, ϕN
-u cầu về tiện nghi hoặc cơng nghệ tT,ϕT
-Các kết quả tính cân bằng nhiệt .QT,WT
-Thoả mãn điều kiện vệ sinh an toàn :
1. Nhiệt độ khơng khí trước khi thổi vào phịng khơng được q thấp so với nhiệt
độ trong phòng nhằm tránh gây cảm lạnh cho ngưòi ,cụ thể như sau :
tV≥tT-a
ở đây ta thiết kế hệ thống có miệng thổi từ trên xuống a=100C
2. Luợng khơng khí tươi cấp vào phịng phải đảm bảo đủ cho ngưịi trong phịng
LN=n.mk=n.ρk.Vk kg/h
Trong đó :
n-số người trong phịng n=25 người
mk-khối lượng gió tươi cần thiết cấp cho 1 người trong một đơn vị thời gian
kg/người.h

Trang 23


Đồ Án: Thiết kế hệ thống điều hịa khơng khí
Chính

GVHD: PGS.TS Võ Chí

Vk-lượng khơng khí tươi cần cung cấp cho 1 người trong 1 đơn vị thời gian đã tính
ở phần trước Vk=38,3m3/h.ng
ρ-khối lượng riêng của khơng khí ρ=1,2kg/m3
LN=n.mk=n.ρk.Vk=25.1,2.38,3=1149kg/h=0,3kg/s
Tuy nhiên lượng gió bổ sung khơng nhỏ hơn 10% tổng lượng gió cấp cho phịng.
Từ việc phân tích các yếu tố trên ta chọn sơ đồ tuần hồn khơng khí một cấp

3.2.2 Cơ sở tính tốn lý thuyết
Để tận dụng nhiệt của khơng khí thải ta sử dụng sơ đồ tuần hồn một cấp như hình vẽ :

4

3
1

C
2

O L
L

N +

12

5

V

6

LT

LT

7

8

T
QT WT

9

11
10

1. Ngun lý làm việc :
khơng khí bên ngồi có trạng thái N(tN,ϕN) với lưu lượng LN qua cửa lấy gió có
van điều chỉnh 1 được đưa vào buồng hồ trộn 3 để hồ trộn hồ trộn với khơng khí có
trạng tháiT(tT,ϕT) với lưu lượng LT từ các miệng hồi gió 2 .Hỗn hợp hồ trộn có trạng thái

C sẽ được đưa đến thiết bị xử lý 4,tại đây nó được xử lý theo một chương trình định sẵn
đến trạng thái O và được quạt 5 vận chuyển theo kênh gió 6 vào phịng 8 .Khơng khí sau
khi ra khỏi miệng thổi 7 có trạng thái V vào phịng nhận nhiệt thừa Q Tvà ẩm thừa WT rồi
tự thay đổi trạng thái từ V đến T(tT, ,ϕT).Sau đó một phần khơng khí được thải ra ngồi và
một phần lớn được quạt hồi gió 11 hút về qua các miệng hút 9 theo kênh 10.
2. Xác định các điểm nút trên I-d
Trang 24


Đồ Án: Thiết kế hệ thống điều hịa khơng khí
Chính

GVHD: PGS.TS Võ Chí

- Q trình VT là q trình khơng khí tự thay đổi trạng thái khi nhận nhiệt thừa và ẩm thừa
+ hệ số góc tia
ε=εT=QT/WT=150,727/0,001=150727kJ/kgâ
Điểm O≡V có ϕ0≈0,95
* xác định các điểm nút :
-xác định các điểm N,T theo các thơng số tính tốn ban đầu ,ta có :
IN=96kJ/kg, dN = 25g/kg
IT=53kJ/kg, dT = 12g/kg
-điểm V≡O là giao nhau của đường ε=εT=QT/WT đi qua điểm T với đường ϕ0≈0,95
IO=45kJ/kg,dO≈11g/kg,tO=170C
Ta thấy nhiệt độ điểm O tO=tV=170C,tT=220C
Điều kiện vệ sinh tV≥tT-a (a=100C) => thõa mãn
-Trạng thái C là trạng thái hồ trộn của dịng khơng khí tươi có lưu lượng L N và
trạng thái N(tN,ϕN) với dịng khơng khí tái tuần hồn có lưu lượng L T và trạng
tháiT(tT,ϕT).
-xác định điểm hồ trộn C theo tỷ lệ hồ trộn.

ta có :
LN
TC LN
=
=
CN LT
L − LN

trong đó :

LN=0,3 kg/s
L-lưu lượng gió tổng tuần hồn qua thiết bị xử lý khơng khí ,kg/s

L=

QT
WT
=
I T − IV dT − dV

Trang 25

=

150,727
53 − 45

=18,84kg/s

3457737