Đồ án hệ thống cấp nhiệt cho bể bơi bốn mùa

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI
VIỆN KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ NHIỆT LẠNH

ĐỒ ÁN HỆ THỐNG CUNG CẤP NHIỆT
ĐỀ TÀI :
TÍNH TỐN THIẾT KẾ HỆ THỐNG CUNG CẤP NHIỆT CHO BỂ
BƠI KHÁCH SẠN PARASIDE

Giáo viên hướng dẫn

: TS. Nguyễn Tiến Quang

Nhóm sinh viên thực hiện : Trần Văn Hồng
Nguyễn Quang Huy

Mssv: 20183331
Mssv: 20183343
Lớp Nhiệt 1-K63

Hà Nội - 2021


Mục Lục
LỜI MỞ ĐẦU...........................................................................................................4
Chương 1: Giới thiệu về các phương pháp cấp nhiệt cho bể bơi..............................5
1. Cấp nhiệt cho bể bơi bằng bơm nhiệt.................................................................5
1.1 Nguyên lí hoạt động của bơm nhiệt..............................................................5
1.2 Thiết bị phụ...................................................................................................7
1.3 Ưu nhược điểm..............................................................................................8
2. Cấp nhiệt cho bể bơi bằng lò hơi......................................................................10
2.1. Nguyên lý hoạt động của lò hơi.................................................................11

2.2 Các thiết bị phụ...........................................................................................12
2.3 Ưu nhược điểm............................................................................................13
3. Làm nóng hồ bơi bằng thảm năng lượng mặt trời............................................13
3.1 Nguyên lí hoạt động của hệ thống...............................................................13
3.2. Ưu nhược điểm...........................................................................................15
4. Một số bể bơi 4 mùa.........................................................................................16
4.1 Bể bơi bốn mùa Hapulico............................................................................16
4.2 Bể bơi bốn mùa Time City..........................................................................17
Chương 2: Tính tốn sơ bộ......................................................................................18
1. Ngun lý hoạt động của bể:............................................................................18
2. Tính tốn nhiệt lượng cấp cho bể.....................................................................19
2.1. tính tốn nhiệt lượng cần cấp cho bể ban đầu............................................19
2.2. tính tốn bơm nhiệt gia nhiệt cho nước khi bể hoạt động..........................19
2.3. tính chọn bơm nhiệt....................................................................................21
Chương 3: Tính tốn đường kính ống và giáng áp trên đường ống........................22
1. Sơ đồ nguyên lý................................................................................................22
2. Tính cho đoạn AB.............................................................................................23
2.1 Tính đường kính đoạn AB...........................................................................23
2.2 Tính giáng áp trên đoạn AB........................................................................23
3. Tính cho đoạn BC.............................................................................................25


3.1 Tính đường kính ống cho đoạn BC.............................................................25
3.2 Tính giáng áp trên đoạn BC........................................................................25
4. Bảng tổng kết tính tốn mạng nhiệt..................................................................26
Chương 4: Tính tốn chọn bơm...............................................................................28
1. Tính tốn cột áp của bơm.................................................................................28
2. Tính cơng suất bơm và chọn bơm....................................................................30
Chương 5: Bản vẽ hệ thống cấp nước cho bể bơi bằng bơm nhiệt..........................32
Tài liệu tham khảo...................................................................................................33

LỜI MỞ ĐẦU
Với cuộc sống ngày càng phát triển với tốc độ nhanh chóng như hiện
nay, mức thu nhập của con người ngày càng tăng kéo theo đó là nhu cầu
về các dịch vụ cũng tăng mạnh. Ví dụ như ở miền Bắc, với thời tiết nóng
nực mùa hè thì mơn thể thao bơi lội khá phổ biến. Do đó có khá nhiều bể
bơi được xây dựng, hầu hết các bể bơi này đều được xây dựng ngoài trời
nên sẽ chịu ảnh hưởng của thời tiết. Các bể bơi này chỉ có thể sử dụng
vào mùa hè, cịn mùa đơng thường sẽ phải đóng cửa. Điều này dẫn đến
lãng phí ngồi ra khơng đáp ứng đủ nhu cầu bơi lội của mọi người vào
mùa đông.
Hiện nay đã xuất hiện một số bể bơi hiện đại với những trang thiết bị
mới khơng những phục vụ tốt cho mùa hè mà cịn có thể sử dụng vào
những ngày đơng thời tiết lạnh giá. Hình thức bể bơi này đem lại nhiều
lợi ích cả về sức khỏe cũng như tinh thần cho con người đồng thời nâng
cao hiệu quả phục vụ cũng như lợi nhuận của chủ đầu tư. Hình thức bể
bơi nói trên là bể bơi bốn mùa. Đây cũng chính là đối tượng nghiên cứu
trong đề tài lần này của chúng em.
Với đề tài lần này chúng em sẽ nghiên cứu thiết kế hệ thống cấp nhiệt
cho bể bơi bốn mùa. Trong q trình nghiên cứu, trình bày chúng em
khơng tránh khỏi những thiếu sót mong thầy và các bạn đóng góp ý kiến
để đồ án của chúng em được hồn thiện hơn.
Chúng em xin chân thành cảm ơn!


Chương 1: Giới thiệu về các phương pháp cấp nhiệt
cho bể bơi
1. Cấp nhiệt cho bể bơi bằng bơm nhiệt
Trong tự nhiên, xu hướng nhiệt độ truyền từ nơi có nhiệt độ cao đến nơi có

nhiệt độ thấp hơn. Chính vì vậy, người ta dùng máy bơm nhiệt heat pump để di
chuyển nhiệt từ một nguồn nhiệt thấp hơn tới nguồn nhiệt cao hơn và ngược lại.
Như vậy, máy bơm nhiệt là một thiết bị hoạt động theo nguyên lý Nhiệt động
lực, sử dụng một lượng nhỏ năng lượng để hấp thụ và điều chỉnh nhiệt độ, di
chuyển nó đến nơi mong muốn. Vì lý do đó, bơm nhiệt được sử dụng nhiều để
cấp nhiệt cho bể bơi (Hình 1.1).

Hình 1.1: Sơ đồ cấp nhiệt cho bể bơi bằng bơm nhiệt

1.1 Nguyên lí hoạt động của bơm nhiệt
Bơm nhiệt là một thiết bị dùng để bơm dòng nhiệt từ nhiệt độ thấp lên nhiệt độ
cao hơn để sử dụng. Để duy trì hoạt động của bơm nhiệt cần phải tiêu tốn một
năng lượng để chạy máy nén. Như vậy bơm nhiệt có nguyên lý và hoạt động
như máy nén lạnh. Sự khác nhau chỉ là mục đích sử dụng, ở máy lạnh người ta
sử dụng hiệu ứng lạnh do máy tạo ra ở dàn bay hơi, còn ở bơm nhiệt người ta
sử dụng hiệu ứng nhiệt sinh ra ở dàn ngưng tụ hoặc đồng thời sử dụng cả lạnh
và cả nhiệt. (Hình 1.2)
Giai đoạn 1: bay hơi


Chất thải nhiệt (dạng lỏng) có nhiệt độ thấp hơn nhiều so với nhiệt độ khơng khí đi
vào dàn ngưng tụ . tại đây , chất thải hấp thụ nhiệt độ của khơng khí và nóng lên,
bay hơi và trở thành chất tải nhiệt ấm (dạng khí).
Khơng khí bị mất nhiệt liền ngưng tụ thành nước trên bề mặt ngưng tụ .
Giai đoạn 2: Nén
Chất tải nhiệt ấm ( dạng khí) tiếp tục đi vào máy nén của bơm nhiệt nươc nóng .
Do tính chất vật lý đặc trưng nên nhiệt độ của chất tải nhiệt dễ dàng tăng vọt lên
khi ta tác động lên nó một lực nén.
Giai đoạn 3: Ngưng tụ
Ra khỏi máy nén , chất tải nhiệt lúc này đã có nhiệt độ rất cao (khoảng hơn 100°C)

tiếp tục đi vào dàn bay hơi . tại đây , chất tải nhiệt truyền nhiệt cho nước và làm
nóng lên đến nhiệt độ yêu cầu (55-65°C).
Nước nóng được dẫn về trữ trong bồn bảo ơn để trung hịa với nước lạnh hơn trong
bồn .
Giai đoạn 4: Giảm áp
Chất tải nhiệt nóng sau khi truyền nhiệt cho nước liền mất nhiệt trở thành chất tải
nhiệt ấm . Tiếp tục đi qua van tiết lưu (van giảm áp ) để hạ về mức nhiệt độ ban
đầu. Sau đó bắt đầu một vịng tuần hồn nhiệt mới .
Q trình làm nóng nước sẽ kết thúc khi toàn bộ nước trong bồn bảo ôn đạt đến
nhiệt độ yêu cầu .


Hình 1.2: Sơ đồ nguyên lý hoạt động của bơm nhiệt

1.2 Thiết bị phụ
a) Bơm nước
Bơm được đặt trước bộ lọc để ln chuẩn nước thành vịng tuần hồn từ bể bơi đến
bộ lọc qua các thiết bị van đến hệ thống bơm nhiệt rồi trở lại hồ bơi.
b) Bộ lọc
Đúng như tên gọi, bình lọc dùng để tạo ra nguồn nước sạch trong bể. Bình lọc có
thiết kế với cấu tạo nhiều lớp có khả năng lọc nước, lọc bụi bẩn, cát, cũng như diệt
vi khuẩn có hại
Quy trình lọc: Nước bẩn thông qua hệ thống đường ống sẽ chạy qua hệ thống lọc,
tiến trình xử lý nước tuần hoàn như sau:
 Các chất bẩn dưới dạng vi trùng sẽ bị tiêu diệt bằng các loại hóa chất chuyên
dùng đã được châm vào bể bằng các thiết bị châm hóa chất tự động. Xác các
loại vi trùng này sẽ được hóa chất làm kết tủa, liên kết lại với nhau và được
hút vào hệ thống lọc.

 Các chất bẩn dạng rắn, xác vi trùng… sẽ được giữ lại trong buồng lọc (các
chất bẩn này sau một thời gian sẽ bị thải ra ngoài khi tiến hành xúc bộ lọc)
 Các chất bẩn dưới dạng hóa chất (nước tiểu, mồ hôi…) sẽ được các vật liệu
lọc nước giữ lại và chuyển hóa thành nước sạch
 Phần nước sạch sau khi được lọc sẽ được chạy qua hệ thống châm hóa chất –
khử trùng, qua hệ thống bơm nhiệt sau đó được trả vào bể bơi. Đồng thời
qua quá trình này PH của nước cũng được cân bằng ở mức chuẩn 7,2-7,6 để
không gây hại cho da.

1.3 Ưu nhược điểm
a) Ưu điểm
Ưu điểm vượt trội của bơm nhiệt chính là phần lớn nhiệt thu được ở dàn ngưng
là được lấy từ mơi trường bên ngồi như khơng khí hoặc nước ln có sẵn xung
quanh chúng ta. Hiệu quả năng lượng COP của bơm nhiệt phụ thuộc chủ yếu
vào độ chênh giữa nhiệt độ ngưng tụ và bay hơi.Để đảm bảo COP của bơm
nhiệt phải bằng 3 trở lên thì độ chênh nhiệt đọ khơng được q 50oC-60oC.
Cũng chính vì lí do hiệu quả năng lượng nên nhiệt độ nước nóng và khơng khí
ra từ dàn ngưng tụ dung cho sấy sưởi và sinh hoạt thường không vượt quá 60oC.
Trừ trường hợp nguồn nhiệt thải (môi trường) cao hơn cung cấp cho dàn bay
hơi.
_Chi phí vận hành thấp
Bơm nhiệt có chi phí vận hành hàng năm thấp hơn nhiều so với việc sử dụng điện
hoặc ga để làm sản xuất nước nóng (Hình 1.3). Điều này có được là do thiết bị sử
dụng điện không phải để đun nóng nước mà là để hấp thụ nhiệt từ khơng khí, gia
tăng nhiệt cho nó và dùng nó để làm nóng nước. Khoảng ba phần tư nhiệt độ có
được là do hấp thụ từ mơi trường.Trong chu trình nêu trên, chúng ta có thể thấy
rằng năng lượng do bơm nhiệt tạo ra tương đương với nhiệt lượng QC đã được
truyền vào nước lạnh trong bình chứa (bình bảo ơn). Theo tính tốn của các chun
gia, nhiệt lượng được hấp thụ từ khơng khí QA bằng 3/4 QC và đây chính là phần
năng lượng hệ thống tiết kiệm được.Hệ thống chỉ tiêu thụ lượng điện năng QB

bằng 1/4 tổng khối lượng năng lượng tạo ra. Do vậy khi sử dụng công nghệ bơm


nhiệt làm nóng nước phục vụ cho sinh hoạt chúng ta có thể tiết kiệm đến 75% chi
phí năng lượng so với việc sử dụng bình nước nóng thơng thường.

Hình 1.3: Bảng giá thành phải trả cho 1 triệu BTU nhiệt

_Khả năng thu hồi vốn nhanh
Các thiết bị nhiệt và điều hịa thường có giá thành cao. Tuy nhiên, mặc dù có chi
phí đầu tư ban đầu cao hơn nhưng Bơm nhiệt (Heat Pum) có chi phí vận hành hàng
năm thấp hơn nhiều so với so với việc sử dụng điện hoặc gas để sản xuất nước
nóng. Một hệ thống Heat Pump được lắp đặt hợp lý sẽ tiết kiệm đáng kể chi phí
vận hành và mang lại cho chủ đầu tư khả năng thu hồi vốn trong khoảng 2 năm
_Độ bền cao
Nhiệt lượng trong khơng khí là miễn phí và vơ tận.Nhưng sẽ là vơ ích nếu thiết bị
có tuổi thọ khơng cao và nó sẽ chẳng mang lại lợi ích gì cho chủ đầu tư cả.Bơm
nhiệt (heat pump) được thiết kế với hệ thống bảo vệ thông minh, các bộ phận tiếp
xúc với nước được làm bằng thép không gỉ hoặc tráng men, vỏ máy sơn tĩnh điện
cao cấp chịu được mọi thời tiết đảm bảo tuổi thọ máy 15 đến 20 năm.


_Trong dân dụng
Với tính năng tiết kiệm và an tồn cao, bơm nhiệt được áp dụng trong dân dụng sẽ
đảm bảo nhu cầu nước nóng quanh năm với chi phí ít hơn khoảng 65% so với sử
dụng bình nước nóng đun điện thơng thường.
Một số loại máy bơm nhiệt cịn được kết hợp giữa việc làm nước nóng và điều hòa
đảm bảo cả nhu cầu làm mát, sưởi ấm và nước nóng quanh năm với chi phí thấp
nhất.

_Trong thương mại và công nghiệp
Trong thương mại và công nghiệp, bơm nhiệt (Heat Pump) rất thích hợp ứng dụng
cho những nghành cần lượng nước nóng lớn như khách sạn, khu tổ hợp chung cư,
nhà máy sản xuất thực phẩm, nhà hàng, xưởng giặt là và bệnh viện....
Với việc sử dụng nước nóng thường xuyên, chi phí điện năng, dầu là rất lớn. Áp
dụng cơng nghệ bơm nhiệt sẽ góp phần tiết kiệm đáng kể chi phí khổng lồ trên qua
đó giúp giảm giá thành, tăng khả năng cạnh tranh, tăng lợi nhuận.
b) Nhược điểm
_Chi phí ban đầu khá cao. Tuy nhiên, sau khoảng 2 năm sẽ bù được vốn vì
tiền điện sẽ bù tiền máy.
_Có thể gây tiếng ồn lớn với máy có cơng suất cao.

2. Cấp nhiệt cho bể bơi bằng lò hơi
Trước kia, nồi hơi là phương pháp gia nhiệt được sử dụng khá phổ biến với các loại
hình như nồi hơi dầu, nồi hơi điện, nồi hơi gas… Bởi phương pháp gia nhiệt này
được đánh giá là có hiệu suất cao, đáp ứng được nhu cầu lớn về nước nóng trong
các bể bơi (Hình 1.4) hoặc khách sạn.


Hình 1.4: sơ đồ cấp nhiệt cho bể bơi bằng lò hơi

2.1. Nguyên lý hoạt động của lò hơi
Các thiết bị chính trong lị hơi
Hệ cấp liệu: được trang bị hoạt động tự động hoặc bán tự động. Bao gồm các thiết
bị như xe xúc lật, xe múc, phễu chứa liệu, gầu tải, băng tải,… Được bố trí điểu
khiển một cách liên tự động, tự định lượng và tự cấp liệu cho lò hơi. Hệ thống cấp
liệu còn được bố trí thêm cân khối lượng để xác định lượng nhiên liệu tiêu hao.
Buồng đốt- Thân lò: được thiết kế để đốt nhiên liệu cháy kiệt nhất có thể. Hấp thụ
nhiệt tốt nhất cho quá trình sinh hơi. Bao gồm các thiết bị như: Buồng đốt, béc đốt,
chùm ống hấp thụ bức xạ nhiệt, chùm ống sinh hơi.

Bộ thu hồi nhiệt (bộ hâm nước, bộ sấy khơng khí): để tận dụng nhiệt lượng từ
khói thải, tăng hiệu suất của lị hơi và giảm nhiệt độ khói thải ra mơi trường.
Hệ thống lọc bụi: có thể lựa chọn lọc bụi túi vải, lọc bụi tĩnh điện, cyclone lọc bụi
đa cấp, tháp lọc bụi ướt, bể lắng tro. Để xử lý tro bụi từ q trình cháy nhiên liệu
của lị hơi. Mục đích để cho khói thải khi ra khỏi ống đảm bảo được các tiêu chuẩn
do nhà nước quy định.
Quạt hút và ống khói: khói thải sau khi đã được tận dụng nhiệt. Xử lý lọc bụi qua
nhiều cấp sẽ được quạt hút đẩy lên ống khói và thải ra mơi trường


Nguyên lý làm việc của lò hơi:
Nồi hơi là một bồn kín hình trụ có khả năng chứa nước và hơi nước. Nước được lưu
trữ trong nồi hơi để tạo ra hơi nước. Nước được làm nóng bằng ngọn lửa hoặc khí
nóng được tạo ra bởi q trình đốt cháy nhiên liệu. Và do đó hơi nước được tạo ra
trong lị hơi ở áp suất khác nhau. Theo các thơng số thiết kế của nồi hơi và đặc điểm
kỹ thuật của nó. Hơi nước sẽ được đưa qua một đường ống cung cấp cho nhiều nhu
cầu khác nhau.

2.2 Các thiết bị phụ
a) Bộ lọc
Đúng như tên gọi, bình lọc dùng để tạo ra nguồn nước sạch trong bể. Bình lọc có
thiết kế với cấu tạo nhiều lớp có khả năng lọc nước, lọc bụi bẩn, cát, cũng như diệt
vi khuẩn có hại
Quy trình lọc: Nước bẩn thơng qua hệ thống đường ống sẽ chạy qua hệ thống lọc,
tiến trình xử lý nước tuần hoàn như sau:
 Các chất bẩn dưới dạng vi trùng sẽ bị tiêu diệt bằng các loại hóa chất chuyên
dùng đã được châm vào bể bằng các thiết bị châm hóa chất tự động. Xác các
loại vi trùng này sẽ được hóa chất làm kết tủa, liên kết lại với nhau và được
hút vào hệ thống lọc.
 Các chất bẩn dạng rắn, xác vi trùng… sẽ được giữ lại trong buồng lọc (các

chất bẩn này sau một thời gian sẽ bị thải ra ngoài khi tiến hành xúc bộ lọc)
 Các chất bẩn dưới dạng hóa chất (nước tiểu, mồ hôi…) sẽ được các vật liệu
lọc nước giữ lại và chuyển hóa thành nước sạch
 Phần nước sạch sau khi được lọc sẽ được chạy qua hệ thống châm hóa chất –
khử trùng, qua thiết bị gia nhiệt sau đó được trả vào bể bơi. Đồng thời qua
quá trình này PH của nước cũng được cân bằng ở mức chuẩn 7,2-7,6 để
không gây hại cho da.
b) Bơm nước
Hệ thống sử dụng bơm nước để luân chuyển nước tuần hoàn từ bể bơi qua hệ thống
lọc đến thiết bị gia nhiệt rồi quay trở lại bể.
c) Thiết bị gia nhiệt


Để nước được gia nhiệt từ lị hơi, cần có thiết bị gia nhiệt. Thiết bị này có tác dụng
thực hiện sự trao đổi nhiệt nhiệt giữa hơi ở lò hơi và nước trong đường ống.
d) Bơm tuần hoàn
Bơm tuần hồn giúp tạo ra vịng tuần hồn cưỡng bức trong lị hơi (chuyển động
của mơi chất làm việc trong ống sinh hơi).
Tác dụng của bơm tuần hoàn:





Tăng năng suất sinh hơi
Đáp ưng tốt hơn khi tải thay đổi
Phân bố nhiệt đồng đều hơn
Thu nhỏ tiết diện ống

2.3 Ưu nhược điểm

a) Ưu điểm
Phương pháp gia nhiệt này được đánh giá là có hiệu xuất cao, đáp ứng được nhu cầu
lớn về nước nóng trong các bể bơi hoặc khách sạn.
b) Nhược điểm
-Tiêu thụ nhiều điện năng cho hệ thống quạt cao áp
- Việc lắp đặt nồi hơi cần có khơng gian và diện tích rất lớn
- Trong q trình sử dụng nồi hơi tạo ra nhiệt lượng và áp suất rất lớn nên dễ phát
sinh tình trạng cháy, nổ
- Khi sử dụng nguyên liệu đốt sinh nhiệt có thể sản sinh ra khói, bụi gây ảnh hưởng
đến mơi trường xung quanh

3. Làm nóng hồ bơi bằng thảm năng lượng mặt trời
Với năng lượng mặt trời ban đầu là đơn giản và hấp dẫn. Đây là một phương pháp
tiết kiệm năng lượng và thân thiện với môi trường để làm ấm hồ bơi

3.1 Nguyên lí hoạt động của hệ thống
Các hệ thống nước nóng năng lượng mặt trời bao gồm năm phần chính (Hình 1.5):


Bộ hấp thụ năng lượng mặt trời:
Được làm từ nhiều vật liệu khác nhau, được sử dụng để hấp thụ năng lượng mặt
trời. Nước trong bể bơi sẽ được lưu thông qua đây, giúp làm tăng nhiệt độ cho nước
Bộ lọc nước:
Có tác dụng loại bỏ các chất cặn bẩn, rác trước khi nước được bơm qua bộ thu
Máy Bơm nước tuần hoàn :
Hệ thống hồ bơi năng lượng mặt trời sử dụng máy bơm tuần hoàn để bơm nước
lạnh từ hồ bơi đến bộ lọc, các bộ thu năng lượng mặt trời, được làm nóng, sau đó
quay trở lại hồ bơi.
Bộ điều khiển năng lượng mặt trời:
Một bộ điều khiển giúp theo dõi và kiểm soát nhiệt độ nước và hệ thống làm việc

Van điều khiển dòng chảy:
Đây là thiết bị có khả năng hoạt động tự động hoặc điều chỉnh bằng tay để điều
khiển hướng nước bể bơi đi qua bộ thu năng lượng mặt trời.
Quy trình làm nóng nước như sau: Nước được đưa vào máy, chảy qua hệ thống
bộ lọc, rồi sau đó chảy vào bộ thu năng lượng mặt trời. Tại đây, nước được làm
nóng lên, sau đó được bơm trả lại vào hồ. Việc luân chuyển nước vào ban đêm giúp
làm giảm nhiệt độ của nước vào ngày hè oi bức.


Hình 1.5: Ngun lí hoạt động của thảm năng lượng mặt trời

3.2. Ưu nhược điểm
a) Ưu điểm
Máy có khả năng biến năng lượng mặt trời thành nhiệt năng để làm nóng
nước bể bơi. Ở Việt Nam, có nhiều vùng nắng nóng, mức độ chiếu sáng của mặt trời
cao, như ở miền Nam, miền Trung nên việc lắp đặt máy nước nóng năng lượng mặt
trời rất dễ dàng.
Máy có thể thoải mái lắp đặt nó ở bất cứ vị trí nào trên mái nhà. sản phẩm an
toàn và thân thiện với môi trường.
b) Nhược điểm
Chủ yếu dành cho các bể bơi nhỏ, vì một bể bơi có diện tích lớn địi hỏi nhiều
thời gian để bơm nước qua thảm năng lượng mặt trời
Giá thành cho các tấm thảm năng lượng cao, ngoài ra cần một khu vực rộng
lớn để lắp đặt thảm. Diện tích của thảm năng lượng mặt trời tốt nhất nên lớn bằng


diện tích của bể bơi. Những thảm sưởi ấm thường được cài đặt trên một mái bằng.
Tuy nhiên, điều này có nghĩa là máy bơm phải có đủ cơng suất để bơm nước lên tận
mái nhà. Nếu máy bơm không đủ mạnh, nước sẽ nóng chậm hơn.
Một nhược điểm nghiêm trọng của các thảm mặt trời này là sự phụ thuộc thời

tiết của chúng. Khơng có ánh sáng mặt trời, thảm sẽ không truyền đủ nhiệt vào
nước hồ bơi.

4. Một số bể bơi 4 mùa
4.1 Bể bơi bốn mùa Hapulico

Hình 1.6 Bể bơi bốn mùa Hapulico
Bể bơi bốn mùa Hapulico nằm dưới tầng hầm của toà nhà chung cư cao cấp
Hapulico. Hệ thống bể có diện tích cực rộng lên đến 1000m 2, được chia làm ba
khu có kích thước tương đương nhau là 50m x 20m. Trong đó có hai khu vực
dành cho người lớn và khu dành cho trẻ em.
Nước tại bể bơi Hapulico được lọc bằng công nghệ điện phân muối. Thiết bị sẽ
tự phân tích muối được cho vào bể bơi tao thành chlorine để khử trùng cho bể.
Hệ thống nước nóng của bể bơi đang sử dụng là cơng nghệ máy nước nóng bơm


nhiệt gồm hai máy Green Heat RB - GH - 3PU và 5 máy Green Heat GHT 25PTU.

4.2 Bể bơi bốn mùa Time City

Hình 1.7 Bể bơi bốn mùa Time City
Bể bơi Time City có khơng gian lên đên 4000m 2 được chia theo chức năng, đối
tượng rõ rệt thành 3 bể người lớn, thiếu niên và trẻ em. Bể người lớn rộng nhất với
400m2 có từng làn bơi cụ thể với chiều dài 56m. Bể bơi thiếu niên và trẻ em có độ
sâu tương ứng là 0,9m và 0,5m.
Để đáp ứng nhu cầu của người dân trong 4 mùa, toàn bộ cụm hồ bơi được gia
nhiệt bởi hệ thống bơm nhiệt. Cùng với nhiệt độ nước, không gian bể bơi cũng
được làm ấm vào mùa đơng. Tiếp theo đó hồ bới còn được trang bị thiết bị hồ
bơi bằng hệ thống lọc nước tuần hồn chun dụng với cơng suất hoạt động lớn
nhưng ln đảm bảo an tồn cho người sử dụng. Hệ thống lọc đó bao gồm bình lọc

cát máy bơm nước hồ bơi và hệ thống ống dẫn ngầm bên dưới. Nước hồ bơi sẽ liên
tục được đẩy vào bình lọc cát bằng máy bơm hút. Vi khuẩn và chất bẩn đi qua bình
lọc sẽ giữ lại ở lớp cát trong bình, nước sạch cịn lại sẽ tiếp tục theo đường ống dẫn
trả lại cho hồ đảm bảo cho hồ luôn đủ nước phục vụ nhu cầu người sử dụng.

Chương 2: Tính tốn sơ bộ
Bể bơi được thiết kế ở tầng 5 của khách sạn. Để dễ dàng lắp đặt cũng như tiết kiệm
chi phí vận hành nhóm em chọn thiết bị cấp nhiệt cho bể bơi là bơm nhiệt.


1. Nguyên lý hoạt động của bể:
- Gia nhiệt cho bể: Nước được cấp vào máy bơm nhiệt nhờ những bơm lấy nước từ
bể bơi. Trong máy bơm nhiệt diễn ra q trình trao đổi nhiệt làm nóng nước, nước
nóng được vận chuyển đến bể bơi để gia nhiệt cho nhiệt cho bể bơi trong.
- Bù nhiệt cho nước: Trong q trình sử dụng có tổn thất nhiệt ra ngồi môi trường
làm giảm nhiệt độ của nước trong bể. Nước trong bể được dẫn quay trở lại bơm
nhiệt qua đường nước hồi, tại bơm nhiệt nước được cấp một lượng nhiệt đúng bằng
lượng nhiệt thất thốt. Q trình cứ như vậy lặp lại, tạo thành một vịng tuần hồn
khép kín

Hình 2.1: Sơ đồ bể bơi (sơ bộ)

2. Tính tốn nhiệt lượng cấp cho bể


Chiều dài: 35,2 m
Chiều rộng: 16 m
Độ sâu: 3,6 m
Diện tích bề mặt bể: 563,2 m2
Thể tích nước trong bể: 2027,5 m3

Nhiệt độ nước ban đầu(t1): 25oC
Nhiệt độ nước cần đạt(t2):32 oC
Nhiệt độ chênh lệch: 7 oC

2.1. tính tốn nhiệt lượng cần cấp cho bể ban đầu
Nhiệt lượng cần cấp cho bể từ 25oC lên 32 oC
Qc=k.m.Cp.∆t= k.V.ρ.Cp.∆t= 1,1. 2027,5. 998,15. 4,179. 7= 65,12.106(kJ)
Với: k là hệ số có tính đến tổn thất trong quá trình cấp nhiệt ban đầu.
Chọn thời gian cấp nhiệt ban đầu cho bể là 48h. Ta có cơng suất nhiệt cần cấp :
Q= = ≈ 376,86 kW

2.2. tính tốn bơm nhiệt gia nhiệt cho nước khi bể hoạt động
Nhiệt lượng tổn thất bao gồm nhiệt lượng tỏa ra ở thành bể , nhiệt lượng do nước
tỏa nhiệt đối lưu với khơng khí , nhiệt lượng do nước bốc hơi.
- Do thành bể được bọc cách nhiệt tốt nên lượng nhiệt tỏa qua thành bể là không
đáng kể
-Nhiệt lượng tỏa ra do trao đổi nhiệt đối lưu tại bề mặt bể
Q1 = α.∆t.F
Với F là diện tích bề mặt bể
α lầ hệ số trao đổi nhiệt đối lưu giữa nước và khơng khí


∆t là độ chênh nhiệt độ của nước bể với nhiệt độ khơng khí
Giả thiết hệ số trao đổi nhiệt đối lưu α = 152.K
Nên Q1 = 15. (32-25). 563,2 = 59,14 kW
-Lượng nhiệt cấp cho số người đến tắm.
Giả sử số người đến tắm là 150 người.
Tiêu chuẩn cấp cho 1 người đến tắm là q0= 60 (kcal).

Lượng nhiệt cần cấp trong 8h (Giả sử bể hoạt động trong 8h) là :

Q2

-Nhiệt lượng do nước bốc hơi
Lượng nước bay hơi: gs =β.A.(xs -x)/3600
Trong đó:
gs bằng lượng nước bay hơi trên giây (kg/s)
β = (25+19v) = hệ số bay hơi (kg/m2h)
v: tốc độ dịng khơng khí phía trên bề mặt (m/s)
A: Diện tích bề mặt (m2)
xs: độ chứa ẩm ở nhiệt độ hơi nước bão hòa trên bề mặt bể (kg/kg)
x: độ chứa ẩm của khơng khí (kg/kg)
Tra đồ thị i-d của khơng khí ẩm với t=25 oc và độ ẩm tương đối bằng 70% ta được
x= 0,0136 kg/kg


Do đó xs bằng 0,0156 kg/kg
Suy ra: gs = (25+19. 0,5). 563,2.(0,0156 - 0,0136)/3600 = 10,8.10-3(kg/s)
Lượng nhiệt tỏa ra do bay hơi nước:
Q3 = r. gs= 2500. 10,8.10-3 = 27 (kW)
r: nhiệt ẩn hóa hơi của nước =2500 kJ/kg
-Tổng lượng nhiệt tổn thất:
Qht = Q1+Q2+Q3 = 59,14 ++27 = 95,34 kW

2.3. tính chọn bơm nhiệt
Chọn loại bơm nhiệt có hệ số chuyển đổi COP = 4,5.
èTa được công suất cần cấp cho bể ban đầu là :
Qd = = ≈ 83,75 kW
èTương tự thì cơng suất bơm nhiệt cần để duy trì bể là:
Q = = 21,19 kW
Vậy chọn 2 bơm nhiệt MGS-10HP-S có cơng suất 42 kW, lưu lượng nước 11 m3/h

để đủ công suất cho bể cả ban đầu và khi hoạt động.

Chương 3: Tính tốn đường kính ống và giáng áp trên
Các trở lực
AB
BC
BD
EG
FG
GH
đường
cục bộ
(17m) (3m) (6m) (1,65m) (1,65m) (14,9m)
ống
Cút 90

1

1

2

2

2

2

Van song

4

1

1

1

1

1

song
Van chặn

1

0

0

0

0

0

o

1. Sơ đồ

nguyên lý


Ta lập sơ đồ nguyên lý cho hệ thống như sau

2. Tính cho đoạn AB
2.1 Tính đường kính đoạn AB
Ta có nhiệt độ trung bình của nước là : == 28,5oC
Tra bảng thơng số vật lí của nước ta được :
 Độ nhớt: = 0,83145.10-6
 Khối lượng riêng : ρ = 995 kg/m3


Chọn tốc độ chảy tối ưu của nước trong ống là ω = 1,5 m/s ( theo Thiết Bị Trao
Đổi Nhiệt – Hà Mạnh Thư, trang 26)
Dùng 2 bơm nhiệt có lưu lượng 11m3/h:
è lưu lượng nước V = 22 m3/h = 6,1.10-3 m3/s
Đường kính ống: dsb = = = 0,072 m
Chọn ống có đường kính d= 80mm với độ nhám tương đương ktd= 0,5mm

2.2 Tính giáng áp trên đoạn AB
Vận tốc nước chảy trong ống là:

Tiêu chuẩn Reynolds:

Ta thấy, , do đó hệ số ma sát thủy lực tính theo cơng thức:
0,11 = 0,031
Suất giáng áp đường dài:

« Các trở lực cục bộ "tra phụ lục 4 - sbt htccn" ta được :

 lcút90 = 1. 3,4. 1 = 3,4 (m)
 lvan song song = 4. 1,206. 1 = 4,824 (m)
 lvan 1 chiều = 1. 3,808 .1 = 3,808 (m)
Với 1 là hệ số hiệu chỉnh ở


Chiều dài tương đương đoạn AB

=
= 3,4 + 4,824 + 3,808
= 12,032 (m)
Tổn thất áp suất trên đoạn AB :

= . ()
= 286,94.(17 + 12,032)
=8330,44 (Pa)

3. Tính cho đoạn BC
3.1 Tính đường kính ống cho đoạn BC
Ta có nhiệt độ nước: t =28,5oC
Tra bảng thơng số vật lí của nước ta được :
 Độ nhớt: = 0,83145.10-6
 Khối lượng riêng : ρ = 995 kg/m3
Chọn tốc độ chảy tối ưu của nước trong ống là ω = 1,5 m/s ( theo Thiết Bị Trao
Đổi Nhiệt – Hà Mạnh Thư, trang 26)
Lưu lượng nước V = 11 m3/h = 3,05.10-3 m3/s
è G =3,05 kg/s
Đường kính ống: dsb = = = 0,051 m
Chọn ống có đường kính d= 65mm với độ nhám tương đương ktd= 0,5mm

3.2 Tính giáng áp trên đoạn BC
Vận tốc nước chảy trong ống là:


Tiêu chuẩn Reynolds:

Ta thấy, , do đó hệ số ma sát thủy lực tính theo cơng thức:
0,11 = 0,033
Suất giáng áp đường dài:

« Các trở lực cục bộ "tra phụ lục 4 - sbt htccn" ta được :
 lcút90 = 1. 2,38. 1 = 2,38 (m)
 lvan song song = 1. 0,882. 1 = 0,882 (m)
Với 1 là hệ số hiệu chỉnh ở
Chiều dài tương đương đoạn BC

=
= 2,38 + 0,882
= 3,262 (m)
Tổn thất áp suất trên đoạn BC :

= . ()
= 319,16.(3 + 3,262)
= 1998,57 (Pa)

4. Bảng tổng kết tính tốn mạng nhiệt
Tính tương tự cho các đoạn đường ống ta có bảng tổng kết: