Tính toán thiết kế hệ thống điều hòa không khí

293 trang ngocly 1280

Download

Bạn đang xem 20 trang mẫu của tài liệu "Tính toán thiết kế hệ thống điều hòa không khí", để tải tài liệu gốc về máy bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên

Tài liệu đính kèm:

tinh_toan_thiet_ke_he_thong_dieu_hoa_khong_khi.pdf

Nội dung text: Tính toán thiết kế hệ thống điều hòa không khí

tính toán thiết kế hệ thống điều hòa không khí Biên tập bởi: Võ Chí Chính
tính toán thiết kế hệ thống điều hòa không khí Biên tập bởi: Võ Chí Chính Các tác giả: Võ Chí Chính Phiên bản trực tuyến:
MỤC LỤC 1. NHỮNG KIẾN THỨC CƠ BẢN VỀ KHÔNG KHÍ 2. MÔI TRƯỜNG KHÔNG KHÍ VÀ CHỌN THÔNG SỐ TÍNH TOÁN CHO CÁC HỆ THỐNG ĐIỀU HOÀ 3. CÂN BẰNG NHIỆT VÀ CÂN BẰNG ẨM 4. Bức xạ mặt trời qua kính thực tế 5. THÀNH LẬP VÀ TÍNH TOÁN CÁC SƠ ĐỒ ĐIỀU HOÀ KHÔNG KHÍ 6. TÍNH TOÁN CÁC SƠ ĐỒ ĐIỀU HOÀ KHÔNG KHÍ THEO ĐỒ THỊ d-t 7. LỰA CHỌN CÁC HỆ THỐNG ĐIỀU HÒA KHÔNG KHÍ 8. Hệ thống kiểu phân tán. 9. THIẾT KẾ HỆ THỐNG VẬN CHUYỂN VÀ PHÂN PHỐI KHÔNG KHÍ 10. Côn mở và đột mở 11. Tính toán thiết kế đường ống dẫn không khí. 12. Tính chọn miệng thổi 13. tính toán thiết kế hệ thống đường ống dẫn nước 14. thông gió 15. tiêu âm và lọc bụi 16. Sự truyền âm kiểu phát xạ và tổn thất trên đường truyền 17. phần phụ lục Tham gia đóng góp 1/291
NHỮNG KIẾN THỨC CƠ BẢN VỀ KHÔNG KHÍ NHỮNG KIẾN THỨC CƠ BẢN VỀ KHÔNG KHÍ Điều hòa không khí là kỹ thuật tạo ra và duy trì điều kiện vi khí hậu thích hợp với con người và công nghệ của các quá trình sản xuất. Để có thể đi sâu nghiên cứu kỹ thuật điều hoà không khí trước hết chúng tôi sơ lược các tính chất nhiệt động cơ bản của không khí ẩm. KHÔNG KHÍ ẨM Không khí xung quanh chúng ta là hỗn hợp của nhiều chất khí, chủ yếu là nito và oxi ngoài ra còn một lượng nhỏ các khí trơ, cacbonnic, hơi nước . . . - Không khí khô : Không khí không chứa hơi nước gọi là không khí khô.Trong các tính toán thường không khí khô được coi là khí lý tưởng. Thành phần của các chất trong không khí khô được phân theo tỷ lệ sau : - Không khí ẩm : Không khí có chứa hơi nước gọi là không khí ẩm. Trong tự nhiên không có không khí khô tuyệt đối mà toàn là không khí ẩm. Không khí ẩm được chia ra : + Không khí ẩm chưa bão hòa : Là trạng thái mà hơi nước còn có thể bay hơi thêm vào được trong không khí. + Không khí ẩm bão hòa : Là trạng thái mà hơi nước trong không khí đã đạt tối đa và không thể bay hơi thêm vào đó được. Nếu bay hơi thêm vào bao nhiêu thì có bấy nhiêu hơi ẩm ngưng tụ lại. 2/291
+ Không khí ẩm quá bão hòa : Là không khí ẩm bão hòa và còn chứa thêm một lượng hơi nước nhất định. Tuy nhiên trạng thái quá bão hoà là trạng thái không ổn định mà có xu hướng biến đổi đến trạng thái bão hoà do lượng hơi nước dư bị tách dần ra khỏi không khí . Ví dụ như sương mù là không khí quá bão hòa. Tính chất vật lý và ảnh hưởng của không khí đến cảm giác con người phụ thuộc nhiều vào lượng hơi nước tồn tại trong không khí. CÁC THÔNG SỐ CỦA KHÔNG KHÍ ẨM Áp suất. Ap suất không khí thường được gọi là khí áp. Ký hiệu là B. Nói chung giá trị B thay đổi theo không gian và thời gian. Tuy nhiên trong kỹ thuật điều hòa không khí giá trị chênh lệch không lớn có thể bỏ qua và người ta coi B không đổi. Trong tính toán người ta lấy ở trạng thái tiêu chuẩn Bo = 760 mmHg . Đồ thị I-d của không khí ẩm thường được xây dựng ở áp suất B = 745mmHg và Bo = 760mmHg . Khối lượng riêng và thể tích riêng. Khối lượng riêng của không khí là khối lượng của một đơn vị thể tích không khí . Ký hiệu là ρ, đơn vị kg/m3 . Đại lượng nghịch đảo của khối lượng riêng là thể tích riêng. Ký hiệu là v Khối lượng riêng và thể tích riêng là hai thông số phụ thuộc. Khối lượng riêng thay đổi theo nhiệt độ và khí áp. Tuy nhiên cũng như áp suất sự thay đổi của khối lượng riêng của không khí trong thực tế kỹ thuật không lớn nên người ta lấy không đổi ở điều kiện tiêu chuẩn : Bo = 20oC và B = B0 = 760mmHg : ρ = 1,2 kg/ m3 3/291
Độ ẩm Độ ẩm tuyệt đối . Là khối lượng hơi ẩm trong 1m3 không khí ẩm. Giả sử trong V (m3) không khí ẩm có chứa Gh (kg) hơi nước thì độ ẩm tuyệt đối ký hiệu là ρh được tính như sau : Vì hơi nước trong không khí có thể coi là khí lý tưởng nên trong đó : Ph - Phân áp suất của hơi nước trong không khí chưa bão hoà, N/m2 Rh - Hằng số của hơi nước Rh = 462 J/kg.dộ k T - Nhiệt độ tuyệt đối của không khí ẩm, tức cũng là nhiệt độ của hơi nước do k, Độ ẩm tương đối. Độ ẩm tương đối của không khí ẩm , ký hiệu là phi (%) là tỉ số giữa độ ẩm tuyệt đối Ph của không khí với độ ẩm bão hòa Pmax ở cùng nhiệt độ với trạng thái đã cho. Hay: Độ ẩm tương đối biểu thị mức độ chứa hơi nước trong không khí ẩm so với không khí ẩm bão hòa ở cùng nhiệt độ. Khi fi= 0 đó là trạng thái không khí khô. 4/291
0 < phi < 100 đó là trạng thái không khí ẩm chưa bão hoà. phi= 100 đó là trạng thái không khí ẩm bão hòa. - Độ ẩm filà đại lượng rất quan trọng của không khí ẩm có ảnh hưởng nhiều đến cảm giác của con người và khả năng sử dụng không khí để sấy các vật phẩm. - Độ ẩm tương đối ficó thể xác định bằng công thức, hoặc đo bằng ẩm kế . Ẩm kế là thiết bị đo gồm 2 nhiệt kế : một nhiệt kế khô và một nhiệt kế ướt. Nhiệt kế ướt có bầu bọc vải thấm nước ở đó hơi nước thấm ở vải bọc xung quanh bầu nhiệt kế khi bốc hơi vào không khí sẽ lấy nhiệt của bầu nhiệt kế nên nhiệt độ bầu giảm xuống bằng nhiệt độ nhiệt kế ướt tư ứng với trạng thái không khí bên ngoài. Khi độ ẩm tương đối bé , cường độ bốc hơi càng mạnh, độ chênh nhiệt độ giữa 2 nhiệt kế càng cao. Do đó độ chênh nhiệt độ giữa 2 nhiệt kế phụ thuộc vào độ ẩm tương đối và nó được sử dụng để làm cơ sở xác định độ ẩm tương đối phi. Khi phi =100%, quá trình bốc hơi ngừng và nhiệt độ của 2 nhiệt kế bằng nhau. Dung ẩm (độ chứa hơi). Dung ẩm hay còn gọi là độ chứa hơi, được ký hiệu là d là lượng hơi ẩm chứa trong 1 kg không khí khô. - Gh : Khối lượng hơi nước chứa trong không khí, kg - Gk : Khối lượng không khí khô, kg Ta có quan hệ: Sau khi thay R = 8314/μ ta có 5/291
Nhiệt độ. Nhiệt độ là đại lượng biểu thị mức độ nóng lạnh. Đây là yếu tố ảnh hưởng lớn nhất đến cảm giác của con người. Trong kỹ thuật điều hòa không khí người ta thường sử dụng 2 thang nhiệt độ là độ C và độ F. Đối với một trạng thái không khí nhất định nào đó ngoài nhiệt độ thực của nó trong kỹ thuật còn có 2 giá trị nhiệt độ có ảnh hưởng nhiều đến các hệ thống và thiết bị là nhiệt độ điểm sương và nhiệt độ nhiệt kế ướt. - Nhiệt độ điểm sương: Khi làm lạnh không khí nhưng giữ nguyên dung ẩm d (hoặc phân áp suất ph) tới nhiệt độ ts nào đó hơi nước trong không khí bắt đầu ngưng tụ thành nước bão hòa. Nhiệt độ ts đó gọi là nhiệt độ điểm sương. Như vậy nhiệt độ điểm sương của một trạng thái bất kỳ nào đó là nhiệt độ ứng với trạng thái bão hòa và có dung ẩm bằng dung ẩm của trạng thái đã cho. Hay nói cách khác nhiệt độ điểm sương là nhiệt độ bão hòa của hơi nước ứng với phân áp suất ph đã cho. Từ đây ta thấy giữa ts và d có mối quan hệ phụ thuộc. - Nhiệt độ nhiệt kế ướt : Khi cho hơi nước bay hơi đoạn nhiệt vào không khí chưa bão hòa (I=const) . Nhiệt độ của không khí sẽ giảm dần trong khi độ ẩm tương đối tăng lên. Tới trạng thái phifi= 100% quá trình bay hơi chấm dứt. Nhiệt độ ứng với trạng thái bão hoà cuối cùng này gọi là nhiệt độ nhiệt độ nhiệt kế ướt và ký hiệu là tư . Người ta gọi nhiệt độ nhiệt kế ướt là vì nó được xác định bằng nhiệt kế có bầu thấm ướt nước. Như vậy nhiệt độ nhiệt kế ướt của một trạng thái là nhiệt độ ứng với trạng thái bão hòa và có entanpi I bằng entanpi của trạng thái đã cho. Giữa entanpi I và nhiệt độ nhiệt kế ướt tư có mối quan hệ phụ thuộc. Trên thực tế ta có thể đo được nhiệt độ nhiệt kế ướt của trạng thái không khí hiện thời là nhiệt độ trên bề mặt thoáng của nước. Entanpi Entanpi của không khí ẩm bằng entanpi của không khí khô và của hơi nước chứa trong nó. Entanpi của không khí ẩm được tính cho 1 kg không khí khô. Ta có công thức: Trong đó : o Cpk - Nhiệt dung riêng đẳng áp của không khí khô Cpk = 1,005 kJ/kg. C 6/291
o Cph - Nhiệt dung riêng đẳng áp của hơi nước ở 0oC : Cph = 1,84 kJ/kg. C o ro - Nhiệt ẩn hóa hơi của nước ở 0 C : ro = 2500 kJ/kg Như vậy: (1-10) ĐỒ THỊ I-d VÀ t-d CỦA KHÔNG KHÍ ẨM Đồ thị I-d. Đồ thị I-d biểu thị mối quan hệ của các đại lượng t,phi, I, d và Pbh của không khí ẩm . Đồ thị được giáo sư L.K.Ramzin (Nga) xây dựng năm 1918 và sau đó được giáo sư Mollier (Đức) lập năm 1923. Nhờ đồ thị này ta có thể xác định được tất cả các thông số còn lại của không khí ẩm khi biết 2 thông số bất kỳ . Đồ thị I-d thường được các nước Đông Âu và Liên xô (cũ) sử dụng. Đồ thị I-d được xây dựng ở áp suất khí quyển 745mmHg và 760mmHg. Đồ thị gồm 2 trục I và d nghiêng với nhau một góc 135o. Mục đích xây dựng các trục nghiêng một góc 135o là nhằm làm giãn khoảng cách giữa các đường cong tham số để thuận lợi cho việc tra cứu. Trên đồ thị này các đường I = const nghiêng với trục hoành một góc 135o, đường d = const là những đường thẳng đứng. Đối với đồ thị I-d được xây dựng theo cách trên cho thấy các đường tham số hầu như chỉ nằm trên góc 1/4 thứ nhất .Vì vậy, để hình vẽ được gọn người ta xoay trục d lại vuông góc với trục I mà vẫn giữ nguyên các đường cong như đã biểu diễn, tuy nhiên khi tra cứu entanpi I của không khí ta vẫn tra theo đường nghiêng với trục hoành một góc 135o. Trên đồ thị I-d các đường đẳng nhiệt t=const là những đường thẳng chếch lên trên , các đường phi = const là những đường cong lồi, càng lên trên khoảng cách giữa chúng càng xa. Các đường phi = const không cắt nhau và không đi qua gốc toạ độ. Đi từ trên xuống dưới độ ẩm phi càng tăng. Đường cong phi =100% hay còn gọi là đường bão hoà ngăn cách giữa 2 vùng : Vùng chưa bão hoà và vùng ngưng kết hay còn gọi là vùng sương mù. Các điểm nằm trong vùng sương mù thường không ổn định mà có xung hướng ngưng kết bớt hơi nước và chuyển về trạng thái bão hoà . Khi áp suất khí quyển thay đổi thì đồ thị I-d cũng thay đổi theo. Áp suất khí quyển thay đổi trong khoảng 20mmHg thì sự thay đổi đó là không đáng kể. 7/291
Trên hình 1.1 là đồ thị I-d của không khí ẩm , xây dựng ở áp suất khí quyển B0= 760mmHg. Trên đồ thị này ở xung quanh còn có vẽ thêm các đường epxilon=const giúp cho tra cứu các sơ đồ tuần hoàn không khí trong chương 4. Hình 1.1 : Đồ thị I-d của không khí ẩm Đồ thị d-t. Đồ thị d-t được các nước Anh, Mỹ , Nhật, Úc vv sử dụng rất nhiều Đồ thị d-t có 2 trục d và t vuông góc với nhau , còn các đường đẳng entanpi I=const tạo thành gốc 135o so với trục t. Các đường fi= const là những đường cong tương tự như trên đồ thị I-d. Có thể coi đồ thị d-t là hình ảnh của đồ thị I-d qua một gương phản chiếu. Hình 1.2 : Đồ thị t-d của không khí ẩm Đồ thị d-t chính là đồ thị t-d khi xoay 90o , được Carrrier xây dựng năm 1919 nên thường được gọi là đồ thị Carrier. Trục tung là độ chứa hơi d (g/kg), bên cạnh là hệ số nhiệt hiện SHF (Sensible) Trục hoành là nhiệt độ nhiệt kế khô t (độ c) Trên đồ thị có các đường tham số - Đường I=const tạo với trục hoành một góc 135độ. Các giá trị entanpi của không khí cho tbên cạnh đường phi=100%, đơn vị kJ/kg không khí khô - Đường phi=const là những đường cong lõm, càng đi lên phía trên (d tăng) phi càng lớn. Trên đường phi=100% là vùng sương mù. - Đường thể tích riêng v = const là những đường thẳng nghiêng song song với nhau, đơn vị m3/kg không khí khô. - Ngoài ra trên đồ thị còn có đường là đường hiệu chỉnh entanpi (sự sai lệch giữa entanpi không khí bão hoà và chưa bão hoà) MỘT SỐ QUÁ TRÌNH CƠ BẢN TRÊN ĐỒ THỊ I-d Quá trình thay đổi trạng thái của không khí . Quá trình thay đổi trạng thái của không khí ẩm từ trạng thái A (Ta, phi a) đến B (Tb,phi b) được biểu thị bằng đoạn thẳng AB, mủi tên chỉ chiều quá trình gọi là tia quá trình. 8/291
Hình 1.3 : Ý nghĩa hình học của ε Đặt gọi là hệ số góc tia của quá trình AB Ta hãy xét ý nghĩa hình học của hệ số Ký hiệu góc giữa tia AB với đường nằm ngang là anfa. Ta có Trong đó m, n là tỉ lệ xích của các trục toạ độ. Từ đây ta có Như vậy trên trục toạ độ I-d có thể xác định tia AB thông qua giá trị 9/291
Để tiện cho việc sử dụng trên đồ thị ở ngoài biên người ta vẽ thêm các đường = const . Các đường = const có các tính chất sau : - Hệ số góc tia ε phản ánh hướng của quá trình AB, mỗi quá trình epxilomcó một giá trị nhất định. - Các đường epxilomcó trị số như nhau thì song song với nhau. - Tất cả các đường epxilomđều đi qua góc tọa độ (I=0 và d=0). Quá trình hòa trộn hai dòng không khí. Trong kỹ thuật điều hòa không khí người ta thường gặp các quá trình hòa trộn 2 dòng không khí ở các trạng thái khác nhau để đạt được một trạng thái cần thiết. Quá trình này gọi là quá trình hoà trộn. Giả sử hòa trộn một lượng không khí ở trạng thái A(Ia,Da) có khối lượng phần khô là LA với một lượng không khí ở trạng thái B(Ib, Db) có khối lượng phần khô là Lb và thu được một lượng không khí ở trạng thái C(Ic,Dc) có khối lượng phần khô là LC. Ta xác định các thông số của trạng thái hoà trộn C. Hình 1.4 : Quá trình hoà trộn trên đồ thị I-d Ta có các phương trình: 10/291
- Cân bằng khối lượng (1-11) - Cân bằng ẩm (1-12) - Cân bằng nhiệt (1-13) Thế (a) vào (b), (c) và trừ theo vế ta có : Hay (1-14) Từ biểu thức này ta rút ra: (1-15) - Phương trình (1-14) là các phương trình đường thẳng AC và BC, các đường thẳng này có cùng hệ số góc tia và chung điểm C nên ba điểm A, B, C thẳng hàng. Điểm C nằm trên đoạn AB. - Theo phương trình (1-15) suy ra điểm C nằm trên AB và chia đoạn AB theo tỷ lệ LB/LA Trạng thái C được xác định như sau : 11/291
* * * 12/291
MÔI TRƯỜNG KHÔNG KHÍ VÀ CHỌN THÔNG SỐ TÍNH TOÁN CHO CÁC HỆ THỐNG ĐIỀU HOÀ MÔI TRƯỜNG KHÔNG KHÍ VÀ CHỌN THÔNG SỐ TÍNH TOÁN CHO CÁC HỆ THỐNG ĐIỀU HOÀ Để thiết kế hệ thống điều hoà không khí cần phải tiến hành chọn các thông số tính toán của không khí ngoài trời và thông số tiện nghi trong nhà. Các thông số đó bao gồm: - Nhiệt độ t (độ c) . - Độ ẩm tương đối phi (%) . - Tốc độ chuyển động không khí trong phòng w (m/s) . - Độ ồn cho phép trong phòng Lp (dB) . - Lượng khí tươi cung cấp Ln(m3/s) . - Nồng độ cho phép của các chất độc hại trong phòng . ẢNH HƯỞNG CỦA MÔI TRƯỜNG TỚI CON NGƯỜI VÀ SẢN XUẤT Ảnh hưởng của môi trường đến con người Nhiệt độ. Nhiệt độ là yếu tố gây cảm giác nóng lạnh đối với con người. Cơ thể con người có nhiệt độ c độ là tct = 37 . Trong quá trình vận động cơ thể con người luôn luôn toả ra nhiệt lượng qtỏa. Lượng nhiệt do cơ thể toả ra phụ thuộc vào cường độ vận động. Để duy trì thân nhiệt cơ thể thường xuyên trao đổi nhiệt với môi trường. Sự trao đổi nhiệt đó sẽ biến đổi tương ứng với cường độ vận động. Có 2 hình thức trao đổi nhiệt với môi trường xung quanh. - Truyền nhiệt : Truyền nhiệt từ cơ thể con người vào môi trường xung quanh dưới 3 cách: dẫn nhiệt, đối lưu và bức xạ. Nói chung nhiệt lượng trao đổi theo hình thức truyền 13/291
nhiệt phụ thuộc chủ yếu vào độ chênh nhiệt độ giữa cơ thể và môi trường xung quanh. Lượng nhiệt trao đổi này gọi là nhiệt hiện . Ký hiệu qh Khi nhiệt độ môi trường tmt nhỏ hơn thân nhiệt, cơ thể truyền nhiệt cho môi trường, khi nhiệt độ môi trường lớn hơn thân nhiệt thì cơ thể nhận nhiệt từ môi trường. Khi nhiệt độ môi trường bé, deltat = tct-tmt lớn, qh lớn, cơ thể mất nhiều nhiệt nên có cảm giác lạnh và ngược lại khi nhiệt độ môi trường lớn khả năng thải nhiệt ra môi trường giảm nên có cảm giác nóng. Nhiệt hiện qh phụ thuộc vào deltat = tct-tmt và tốc độ chuyển động của không khí . Khi nhiệt độ môi trường không đổi, tốc độ không khí ổn định thì qh không đổi. Nếu cường độ vận động của con người thay đổi thì lượng nhiệt hiện qh không thể cân bằng với lượng nhiệt do cơ thể sinh ra. Để thải hết nhiệt lượng do cơ thể sinh ra, cần có hình thức trao đổi thứ 2, đó là toả ẩm. - Tỏa ẩm : Ngoài hình thức truyền nhiệt cơ thể còn trao đổi nhiệt với môi trường xung quanh thông qua tỏa ẩm. Tỏ ẩm có thể xảy ra trong mọi phạm vi nhiệt độ và khi nhiệt độ môi trường càng cao thì cường độ càng lớn. Nhiệt năng của cơ thể được thải ra ngoài cùng với hơi nước dưới dạng nhiệt ẩn, nên lượng nhiệt này được gọi là nhiệt ẩn. Ký hiệu qw. Ngay cả khi nhiệt độ môi trường lớn hơn 37độ c, cơ thể con người vẫn thải được nhiệt ra môi trường thông qua hình thức tỏa ẩm, đó là thoát mồ hôi . Người ta đã tính được rằng cứ thoát 1 g mồ hôi thì cơ thể thải được một lượng nhiệt xấp xỉ 2500J. Nhiệt độ càng cao, độ ẩm môi trường càng bé thì mức độ thoát mồ hôi càng nhiều. Nhiệt ẩn có giá trị càng cao khi hình thức thải nhiệt bằng truyền nhiệt không thuận lợi. Tổng nhiệt lượng truyền nhiệt và tỏa ẩm phải đảm bảo luôn luôn bằng lượng nhiệt do cơ thể sản sinh ra. Mối quan hệ giữa 2 hình thức phải luôn luôn đảm bảo : Đây là một phương trình cân bằng động, giá trị của mỗi một đại lượng trong phương trình có thể thay đổi tuỳ thuộc vào cường độ vận động, nhiệt độ, độ ẩm, tốc độ chuyển động của không khí môi trường xung quanh vv Nếu vì một lý do gì đó mất cân bằng thì sẽ gây rối loạn và sinh đau ốm Nhiệt độ thích hợp nhất đối với con người nằm trong khoảng 22-27 độ c . 14/291
Độ ẩm tương đối Độ ẩm tương đối có ảnh hưởng quyết định tới khả năng thoát mồ hôi vào trong môi trường không khí xung quanh. Quá trình này chỉ có thể tiến hành khi phi < 100%. Độ ẩm càng thấp thì khả năng thoát mồ hôi càng cao, cơ thể cảm thấy dễ chịu. Độ ẩm quá cao, hay quá thấp đều không tốt đối với con người. - Độ ẩm cao : Khi độ ẩm tăng lên khả năng thoát mồ hôi kém, cơ thể cảm thấy rất nặng nề , mệt mỏi và dễ gây cảm cúm. Người ta nhận thấy ở một nhiệt độ và tốc độ gió không đổi khi độ ẩm lớn khả năng bốc mồ hôi chậm hoặc không thể bay hơi được, điều đó làm cho bề mặt da có lớp mồ hôi nhớp nháp. - Độ ẩm thấp : Khi độ ẩm thấp mồi hôi sẽ bay hơi nhanh làm da khô, gây nứt nẻ chân tay, môi vv. Như vậy độ ẩm quá thấp cũng không tốt cho cơ thể. Độ ẩm thích hợp đối với cơ thể con người nằm trong khoảng tương đối rộng phi= 50 đến 70%. Tốc độ không khí Tốc độ không khí xung quanh có ảnh hưởng đến cường độ trao đổi nhiệt và trao đổi chất (thoát mồ hôi) giữa cơ thể con người với môi trường xung quanh. Khi tốc độ lớn cường độ trao đổi nhiệt ẩm tăng lên. Vì vậy khi đứng trước gió ta cảm thấy mát và thường da khô hơn nơi yên tĩnh trong cùng điều kiện về độ ẩm và nhiệt độ . Khi nhiệt độ không khí thấp, tốc độ quá lớn thì cơ thể mất nhiệt gây cảm giác lạnh. Tốc độ gió thích hợp tùy thuộc vào nhiều yếu tố : nhiệt độ gió, cường độ lao động, độ ẩm, trạng thái sức khỏe của mỗi người. . .vv. Trong kỹ thuật điều hòa không khí người ta chỉ quan tâm tốc độ gió trong vùng làm việc, tức là vùng dưới 2m kể từ sàn nhà. Đây là vùng mà một người bất kỳ khi đứng trong phòng đều lọt thỏm vào trong khu vực đó. Nồng độ các chất độc hại. Khi trong không khí có các chất độc hại chiếm một tỷ lệ lớn thì nó sẽ có ảnh hưởng đến sức khỏe con người. Mức độ tác hại của mỗi một chất tùy thuộc vào bản chất chất khí, nồng độ của nó trong không khí, thời gian tiếp xúc của con người, tình trạng sức khỏe vv. Các chất độc hại bao gồm các chất chủ yếu sau : 15/291
- Bụi : Bụi ảnh hưởng đến hệ hô hấp . Tác hại của bụi phụ thuộc vào bản chất bụi, nồng độ và kích thước của nó. Kích thước càng nhỏ thì càng có hại vì nó tồn tại trong không khí lâu và khả năng thâm nhập vào cơ thể sâu hơn và rất khó khử bụi. Hạt bụi lớn thì khả năng khử dễ dàng hơn nên ít ảnh hưởng đến con người. Bụi có 2 nguồn gốc hữu cơ và vô cơ. - Khí CO2, SO2. . Các khí này không độc, nhưng khi nồng độ của chúng lớn thì sẽ làm giảm nồng độ O2 trong không khí, gây nên cảm giác mệt mỏi. Khi nồng độ quá lớn có thể dẫn đến ngạt thở . - Các chất độ hại khác : Trong quá trình sản xuất và sinh hoạt trong không khí có thể có lẫn các chất độc hại như NH3, Clo . . vv là những chất rất có hại đến sức khỏe con người. Cho tới nay không có tiêu chuẩn chung để đánh giá mức độ ảnh hưởng tổng hợp của các chất độc hại trong không khí. Tuy các chất độc hại có nhiều nhưng trên thực tế trong các công trình dân dụng chất độc hại phổ biến nhất đó là khí CO2 do con người thải ra trong quá trình hô hấp. Vì thế trong kỹ thuật điều hoà người ta chủ yếu quan tâm đến nồng độ CO2. Để đánh giá mức độ ô nhiểm người ta dựa vào nồng độ CO2 có trong không khí. Bảng 2.1 trình bày mức độ ảnh hưởng của nồng độ CO2 trong không khí . Theo bảng này khi nồng độ CO2 trong không khí chiếm 0,5% theo thể tích là gây nguy hiểm cho con người. Nồng độ cho phép trong không khí là 0,15% theo thể tích. Bảng 2.1 : Ảnh hưởng của nồng độ CO2 trong không khí 16/291
Độ ồn Người ta phát hiện ra rằng khi con người làm việc lâu dài trong khu vực có độ ồn cao thì lâu ngày cơ thể sẽ suy sụp, có thể gây một số bệnh như : Stress, bồn chồn và gây các rối loạn gián tiếp khác. Độ ồn tác động nhiều đến hệ thần kinh. Mặt khác khi độ ồn lớn có thể làm ảnh hưởng đến mức độ tập trung vào công việc hoặc đơn giản hơn là gây sự khó chịu cho con người. Ví dụ các âm thanh của quạt trong phòng thư viện nếu quá lớn sẽ làm mất tập trung của người đọc và rất khó chịu. Vì vậy độ ồn là một tiêu chuẩn quan trọng không thể bỏ qua khi thiết kế một hệ thống điều hòa không khí. Đặc biệt các hệ thống điều hoà cho các đài phát thanh, truyền hình, các phòng studio, thu âm thu lời thì yêu cầu về độ ồn là quan trọng nhất. Ảnh hưởng của môi trường đến sản xuất. Con người là một yếu tố vô cùng quan trọng trong sản xuất. Các thông số khí hậu có ảnh hưởng nhiều tới con người có nghĩa cũng ảnh hưởng tới năng suất và chất lượng sản phẩm một cách gián tiếp. Ngoài ra các yếu tố khí hậu cũng ảnh hưởng trực tiếp tới chất lượng sản phẩm. Trong phần này chúng ta chỉ nghiên cứu ở khía cạnh này. Nhiệt độ Nhiệt độ có 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 : 17/291
- Kẹo Sôcôla : 7 - 8 độ c - Kẹo cao su : 20độ c - Bảo quả rau quả : 10độ c - Đo lường chính xác : 20 - 24 độ c - Dệt : 20 - 32độ c - Chế biến thịt, thực phẩm : Nhiệt độ cao làm sản phẩm chóng bị thiu . Bảng 2.2 dưới đây là tiêu chuẩn về nhiệt độ và độ ẩm của một số quá trình sản xuất thường gặp Bang 2.2 điều kiện công nghệ của một số quá trình 18/291
Độ ẩm tương đối Độ ẩm cũng có ảnh nhiều đến một số sản phẩm - 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 khô, giòn không tốt hoặc bay hơi làm giảm chất lượng sản phẩm hoặc hao hụt trọng lượng. Ví dụ - Sản xuất bánh kẹo : Khi độ ẩm cao thì kẹo chảy nước. Độ ẩm thích hợp cho sản xuất bánh kẹo là phi = 50-65% - Ngành vi điện tử , bán dẫn : Khi độ ẩm cao làm mất tính cách điện của các mạch điện Vận tốc không khí . Tốc độ không khí cũng có ảnh hưởng đến sản xuất nhưng ở một khía cạnh khác - 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 thì sản phẩm bay hơi nước nhanh làm giảm chất lượng. Vì vậy trong một số xí nghiệp sản xuất người ta cũng qui định tốc độ không khí không được vượt quá mức cho phép. Độ trong sạch của không khí. Có nhiều ngành sản xuất bắt buộc phải thực hiện trong phòng không khí cực kỳ trong sạch như sản xuất hàng điện tử bán dẫn, tráng phim, quang học. Một số ngành thực phẩm cũng đòi hỏi cao về độ trong sạch của không khí tránh làm bẩn các thực phẩm. PHÂN LOẠI CÁC HỆ THỐNG ĐIỀU HOÀ KHÔNG KHÍ Định nghĩa Điều hòa không khí còn gọi là điều tiết không khí là quá trình tạo ra và giữ ổn định các thông số trạng thái của không khí theo một chương trình định sẵn không phụ thuộc vào điều kiện bên ngoài. 19/291
Khác với thông gió, trong hệ thống điều hòa , không khí trước khi thổi vào phòng đã được xử lý về mặt nhiệt ẩm. Vì thế điều tiết không khí đạt đạt hiệu quả cao hơn thông gió. Phân loại các hệ thống điều hoà không khí Có rất nhiều cách phân loại các hệ thống điều hoà không khí. Dưới đây trình bày 2 cách phổ biến nhất : - Theo mức độ quan trọng : + Hệ thống điều hòa không khí cấp I : Hệ thống điều hoà có khả năng duy trì các thông số tính toán trong nhà với mọi phạm vi thông số ngoài trời. + Hệ thống điều hòa không khí cấp II : Hệ thống điều hoà có khả năng duy trì các thông số tính toán trong nhà với sai số không qúa 200 giờ trong 1 năm. + Hệ thống điều hòa không khí cấp III : Hệ thống điều hoà có khả năng duy trì các thông số tính toán trong nhà với sai số không qúa 400 giờ trong 1 năm. Khái niệm về mức độ quan trọng mang tính tương đối và không rõ ràng. Chọn mức độ quan trọng là theo yêu cầu của khách hàng và thực tế cụ thể của công trình. Tuy nhiên hầu hết các hệ thống điều hoà trên thực tế được chọn là hệ thống điều hoà cấp III. - Theo chức năng : + Hệ thống điều hoà cục bộ : Là hệ thống nhỏ chỉ điều hòa không khí trong một không gian hẹp, thường là một phòng. Kiểu điều hoà cục bộ trên thực tế chủ yếu sử dụng các máy điều hoà dạng cửa sổ , máy điều hoà kiểu rời (2 mãnh) và máy điều hoà ghép. + Hệ thống điều hoà phân tán : Hệ thống điều hòa không khí mà khâu xử lý nhiệt ẩm phân tán nhiều nơi. Có thể ví dụ hệ thống điều hoà không khí kiểu khuyếch tán trên thực tế như hệ thống điều hoà kiểu VRV (Variable Refrigerant Volume ) , kiểu làm lạnh bằng nước (Water chiller) hoặc kết hợp nhiều kiểu máy khác nhau trong 1 công trình. + Hệ thống điều hoà trung tâm :Hệ thống điều hoà trung tâm là hệ thống mà khâu xử lý không khí thực hiện tại một trung tâm sau đó được dẫn theo hệ thống kênh dẫn gió đến các hộ tiêu thụ. Hệ thống điều hoà trung tâm trên thực tế là máy điều hoà dạng tủ, ở đó không khí được xử lý nhiệt ẩm tại tủ máy điều hoà rồi được dẫn theo hệ thống kênh dẫn đến các phòng. 20/291
CHỌN THÔNG SỐ TÍNH TOÁN CÁC HỆ THỐNG ĐIỀU HOÀ KHÔNG KHÍ Việc chọn các thông số tính toán bao gồm thông số tính toán trong nhà và ngoài trời. Đối với thông số tính toán trong nhà tuỳ thuộc vào mục đích của hệ thống điều hoà. - Đối với hệ thống điều hoà dân dụng, tức là hệ thống điều hoà chỉ nhằm mục đích tạo điều kiện tiện nghi cho con người. Các thông số tính toán trong nhà được lựa chọn theo các tiêu chuẩn sẽ nêu ở bảng 2-3 dưới đây. - Đối với hệ thống điều hoà công nghiệp , tức hệ thống điều hoà phục vụ công nghệ của một quá trình sản xuất cụ thể. Trong trường hợp này , người thiết kế phải lấy số liệu thực tế từ nhà sản xuất là chính xác và phù hợp nhất . Các thông số tính toán này có thể tham khảo ở bảng dữ liệu 1.2. Chọn nhiệt độ và độ ẩm tính toán Nhiệt độ và độ ẩm trong nhà Nhiệt độ và độ ẩm trong nhà được chọn tuỳ thuộc vào chức năng của phòng. Có thể chọn nhiệt độ và độ ẩm trong nhà theo bảng 2.3: Bảng 2.3 Nhiệt độ và độ ẩm tính toán trong phòng Nhiệt độ và độ ẩm ngoài trời Thông số ngoài trời được sử dụng để tính toán tải nhiệt được căn cứ vào tầm quan trọng của công trình, tức là tùy thuộc vào cấp của hệ thống điều hòa không khí và lấy theo bảng 2-4 dưới đây: 21/291
Bảng 2.4 Nhiệt độ và độ ẩm tính toán ngoài trời Trong đó : tmax , tmin Nhiệt độ lớn nhất và nhỏ nhất tuyệt đối trong năm đo lúc 13 đến15 giờ, tham khảo phụ lục PL-1 tb tb t max , t min Nhiệt độ của tháng nóng nhất trong năm, tham khảo phụ lục PL-2, và PL-3. phi(tmax) , phi(tmin ) Độ ẩm ứng với nhiệt độ lớn nhất và nhỏ nhất tuyệt đối trong năm. Tuy nhiên do hiện nay các số liệu này ở Việt Nam chưa có nên có thể lấy bằng tb tb phi(t max) và phi(t min) tb tb phi(t max) , phi(t min ) Độ ẩm trung bình ứng với tháng có nhiệt độ lớn nhất và nhỏ nhất trong năm, tham khảo phụ lục PL-4 Chọn tốc độ không khí tính toán trong phòng Tốc độ không khí lưu động được lựa chọn theo nhiệt độ không khí trong phòng nêu ở bảng 2.5. Khi nhiệt độ phòng thấp cần chọn tốc độ gió nhỏ , nếu tốc độ quá lớn cơ thể mất nhiều nhiệt, sẽ ảnh hưởng sức khoẻ con người. Để có được tốc độ hợp lý cần chọn loại miệng thổi phù hợp và bố trí hợp lý . Bảng 2.5 Tốc độ tính toán của không khí trong phòng Nhiệt độ không khí, độ c Tốc độ betak, m/s 16 đến 2021 đến 2324 đến 2526 đến 30 đến 1,31,3 đến 1,5 22/291
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 công việc đang tham gia, hay nói cách khác là tuỳ thuộc vào tính năng của phòng. Người ta đã qui định độ ồn cho phép cho từng khu vực điều hòa nhất định nêu ở bảng 2.6. Đối với các máy công suất lớn, khi chọn cần xem xét độ ồn của máy có đảm bảo yêu cầu để lắp đặt vào vị trí hay không. Trong trường hợp độ ồn quá lớn cần có các biện pháp khử ồn cần thiết hoặc lắp đặt ở phòng máy riêng biệt. Bảng 2.6 Độ ồn cho phép trong phòng Khu vực Giờ trong ngày Độ ồn cực đại cho phép, dB Cho phép Nên chọn - Bệnh viện, Khu điều dưỡng 6 - 2222 - 6 3530 3030 - Giảng đường, lớp học 40 35 - Phòng máy vi tính 40 35 - Phòng làm việc 50 45 - Phân xưởng sản xuất 85 80 - Nhà hát, phòng hòa nhạc 30 30 - Phòng hội thảo, hội họp 55 50 - Rạp chiếu bóng 40 35 - Phòng ở 6 - 2222 - 6 4030 3030 - Khách sạn 6 - 2222 - 6 4540 3530 - Phòng ăn lớn, quán ăn lớn 50 45 Nồng độ các chất độc hại. Để đánh giá mức độ ô nhiểm người ta dựa vào nồng độ CO2 có trong không khí, vì CO2 là chất độc hại phổ biến nhất do con người thải ra trong quá trình sinh hoạt và sản xuất. 23/291
Lưu lượng không khí tươi cần thiết cung cấp cho 1 người trong 1 giờ được xác định như sau : VK = VCO2 / (beta-a) (2-1) Ở đây : 3 - VCO2 là lượng CO2 do con người thải ra : m /h.người - Nồng độ CO2 cho phép, % thể tích. Thường chọn = 0,15 - a Nồng độ CO2 trong không khí môi trường xung quanh, % thể tích. Thường chọn a=0,03%. - VkLưu lượng không khí cần cấp, m3/h.người Lượng CO2 do 01 người thải ra phụ thuộc vào cường độ lao động, nên Vk cũng phụ thuộc vào cường độ lao động. Bảng 2.7 : Lượng không khí tươi cần cấp Bảng 2.8 đưa ra nồng độ cho phép của một số chất độc hại khác. Căn cứ vào nồng độ cho phép này và phương trình (2-1) có thể xác định được lượng không khí tươi cần cung cấp để giảm nồng độ đến mức yêu cầu. Bảng 2.8 : Nồng độ cho phép của một số chất 24/291
Trong trường hợp trong không gian điều hoà có hút thuốc lá, lượng không khí tươi cần cung cấp đòi hỏi nhiều hơn, để loại trừ ảnh hưởng của khói thuốc. Bảng 2.9 : Lượng khí tươi cần cung cấp khi có hút thuốc 25/291
CÂN BẰNG NHIỆT VÀ CÂN BẰNG ẨM CÂN BẰNG NHIỆT VÀ CÂN BẰNG ẨM PHƯƠNG TRÌNH CÂN BẰNG NHIỆT Xét một hệ nhiệt động bất kỳ, hệ luôn luôn chịu tác động của các nguồn nhiệt bên ngoài và bên trong. Các tác động đó người ta gọi là các nhiễu loạn về nhiệt . Thực tế các hệ nhiệt động chịu tác động của các nhiễu loạn sau : - Nhiệt tỏa ra từ các nguồn nhiệt bên trong hệ gọi là các nguồn nhiệt toả : tongQtỏa - Nhiệt truyền qua kết cấu bao che gọi là nguồn nhiệt thẩm thấu : tongQtt Tổng hai thành phần trên gọi là nhiệt thừa (3-1) Để duy trì chế độ nhiệt ẩm trong không gian điều hoà , trong kỹ thuật điều hoà không khí nguời ta phải cấp tuần hoàn cho hệ một lượng không khí có lưu lượng L (kg/s) ở trạng thái V(tV, phiV) nào đó và lấy ra cũng lượng như vậy nhưng ở trạng thái T(tT,phiT). Như vậy lượng không khí này đã lấy đi từ phòng một lượng nhiệt bằng QT. Ta có phương trình cân bằng nhiệt như sau : (3-2) * Phương trình cân bằng ẩm Tương tự như trong hệ luôn luôn có các nhiễu loạn về ẩm sau - Ẩm tỏa ra từ các nguồn bên trong hệ : tongWtỏa - Ẩm thẩm thấu qua kết cấu bao che : tongWtt Tổng hai thành phần trên gọi là ẩm thừa (3-3) 26/291
Để hệ cân bằng ẩm và có trạng thái không khí trong phòng không đổi T(tT, phiT) nguời ta phải luôn luôn cung cấp cho hệ một lượng không khí có lưu lượng L (kg/s) ở trạng thái V(tV, phiV). Như vậy lượng không khí này đã lấy đi từ phòng một lượng ẩm bằng WT. Ta có phương trình cân bằng ẩm như sau : (3-4) * Phương trình cân bằng nồng độ chất độc hại (nếu có) Để khử các chất độc hại phát sinh ra trong phòng người ta thổi vào phòng lưu lượng gió Lz (kg/s) sao cho : (3-5) Gđ : Lưu lượng chất độc hại tỏa ra và thẩm thấu qua kết cấu bao che, kg/s ZT và Zv : Nồng độ theo khối lượng của chất độc hại của không khí cho phép trong phòng và thổi vào Nhiệt thừa, ẩm thừa và lượng chất độc toả ra là cơ sở để xác định năng suất của các thiết bị xử lý không khí . Trong phần dưới đây chúng ta xác định hai thông số quan trọng nhất là tổng nhiệt thừa QT và ẩm thừa WT. XÁC ĐỊNH LƯỢNG NHIỆT THỪA QT Nhiệt do máy móc thiết bị điện tỏa ra Q1 Nhiệt toả ra từ thiết bị dẫn động bằng động cơ điện Máy móc sử dụng điện gồm 2 cụm chi tiết là động cơ điện và cơ cấu dẫn động. Tổn thất của các máy bao gồm tổn thất ở động cơ và tổn thất ở cơ cấu dẫn động. Theo vị trí tương đối của 2 cụm chi tiết này ta có 3 trường hợp có thể xãy ra : - Trường hợp 1 : Động cơ và chi tiết dẫn động nằm hoàn toàn trong không gian điều hoà - Trường hợp 2 : Động cơ nằm bên ngoài, chi tiết dẫn động nằm bên trong - Trường hợp 3: Động cơ nằm bên trong, chi tiết dẫn động nằm bên ngoài. Nhiệt do máy móc toả ra chỉ dưới dạng nhiệt hiện. 27/291
Gọi N và nuy là công suất và hiệu suất của động cơ điện. Công suất của động cơ điện N thường là công suất tính ở đầu ra của động cơ. Vì vậy : (3-6) - Trường hợp 1: Toàn bộ năng lượng cung cấp cho động cơ đều được biến thành nhiệt năng và trao đổi cho không khí trong phòng. Nhưng do công suất N được tính là công suất đầu ra nên năng lượng mà động cơ tiêu thụ là nuy - Hiệu suất của động cơ - Trường hợp 2 : Vì động cơ nằm bên ngoài, cụm chi tiết chuyển động nằm bên trong nên nhiệt thừa phát ra từ sự hoạt động của động cơ chính là công suất N. (3-7) - Trường hợp 3 : Trong trường này phần nhiệt năng do động cơ toả ra bằng năng lượng đầu vào trừ cho phần toả ra từ cơ cấu cơ chuyển động: (3-8) Để tiện lợi cho việc tra cứu tính toán, tổn thất nhiệt cho các động cơ có thể tra cứu cụ thể cho từng trường hợp trong bảng 3-1 dưới đây: Bảng 3.1 : Tổn thất nhiệt của các động cơ điện 28/291
Cần lưu ý là năng lượng do động cơ tiêu thụ đang đề cập là ở chế độ định mức. Tuy nhiên trên thực tế động cơ có thể hoạt động non tải hoặc quá tải. Vì thế để chính xác hơn cần tiến hành đo cường độ dòng điện thực tế để xác định công suất thực. Nhiệt toả ra từ thiết bị điện Ngoài các thiết bị được dẫn động bằng các động cơ điện, trong phòng có thể trang bị các dụng cụ sử dụng điện khác như : Ti vi, máy tính, máy in, máy sấy tóc vv. Đại đa số các thiết bị điện chỉ phát nhiệt hiện. 29/291
Đối với các thiết bị điện phát ra nhiệt hiện thì nhiệt lượng toả ra bằng chính công suất ghi trên thiết bị. Khi tính toán tổn thất nhiệt do máy móc và thiết bị điện phát ra cần lưu ý không phải tất cả các máy móc và thiết bị điện cũng đều hoạt động đồng thời. Để cho công suất máy lạnh không quá lớn, cần phải tính đến mức độ hoạt động đồng thời của các động cơ. Trong trường hợp tổng quát: (3-9) Ktt - hệ số tính toán bằng tỷ số giữa công suất làm việc thực với công suất định mức. Kđt - Hệ số đồng thời, tính đến mức độ hoạt động đồng thời. Hệ số đồng thời của mỗi động cơ có thể coi bằng hệ số thời gian làm việc , tức là bằng tỷ số thời gian làm việc của động cơ thứ i, chia cho tổng thời gian làm việc của toàn bộ hệ thống. Nhiệt tỏa ra từ các nguồn sáng nhân tạo Q2 Nguồn sáng nhân tạo ở đây đề cập là nguồn sáng từ các đèn điện. Có thể chia đèn điện ra làm 2 loại : Đèn dây tóc và đèn huỳnh quang. Nhiệt do các nguồn sáng nhân tạo toả ra chỉ ở dạng nhiệt hiện. - Đối với loại đèn dây tóc : Các loại đèn này có khả năng biến đổi chỉ 10% năng lượng đầu vào thành quang năng, 80% được phát ra bằng bức xạ nhiệt, 10% trao đổi với môi trường bên ngoài qua đối lưu và dẫn nhiệt . Như vậy toàn bộ năng lượng đầu vào dù biến đổi và phát ra dưới dạng quang năng hay nhiệt năng nhưng cuối cùng đều biến thành nhiệt và được không khí trong phòng hấp thụ hết. (3-10) NS - Tổng công suất các đèn dây tóc, kW - Đối với đèn huỳnh quang : Khoảng 25% năng lượng đầu vào biến thành quang năng, 25% được phát ra dưới dạng bức xạ nhiệt, 50% dưới dạng đối lưu và dẫn nhiệt. Tuy nhiên đối với đèn huỳnh quang phải trang bị thêm bộ chỉnh lưu , công suất bộ chấn lưu cỡ 25% công suất đèn. Vì vậy tổn thất nhiệt trong trường hợp này : (3-11) 30/291
Nhq : Tổng công suất đèn huỳnh quang, kW (3-12) Một vấn đề thường gặp trên thực tế là khi thiết kế không biết bố trí đèn cụ thể trong phòng sẽ như thế nào hoặc người thiết kế không có điều kiện khảo sát chi tiết toàn bộ công trình, hoặc không có kinh nghiệm về cách bố trí đèn của các đối tượng. Trong trường hợp này có thể chọn theo điều kiện đủ chiếu sáng cho ở bảng 3-2. Bảng 3.2 : Thông số kinh nghiệm cho phòng Như vậy tổn thất do nguồn sáng nhân tạo , trong trường hợp này được tính theo công thức (3-13) trong đó F - diện tích sàn nhà, m2 2 2 qs - Công suất chiếu sáng yêu cầu cho 1m diện tích sàn, W/m 31/291
Nhiệt do người tỏa ra Q3 Nhiệt do người tỏa 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 tỏa ẩm (mồ hôi và hơi nước mang theo) : qW - Nhiệt toàn phần : Nhiệt toàn phần bằng tổng nhiệt hiện và nhiệt ẩn : (3-14) Đối với một người lớn trưởng thành và khoẻ mạnh, nhiệt hiện, nhiệt ẩn và nhiệt toàn phần phụ thuộc vào cường độ vận động và nhiệt độ môi trường không khí xung quanh. Tổn thất do người tỏa được xác định theo công thức : - Nhiệt hiện : - Nhiệt ẩn: - Nhiệt toàn phần: (3-15) n - Tổng số người trong phòng qh, qw, q - Nhiệt ẩn, nhiệt hiện và nhiệt toàn phần do một người tỏa ra trong một đơn vị thời gian và được xác định theo bảng 3.4. Khi tính nhiệt thừa do người toả ra người thiết kế thường gặp khó khăn khi xác định số lượng người trong một phòng. Thực tế, số lượng người luôn luôn thay đổi và hầu như không theo một quy luật nhất định nào cả. Trong trường hợp đó có thể lấy theo số liệu phân bố người nêu trong bảng 3-2. 32/291
Bảng 3.4 dưới đây là nhiệt toàn phần và nhiệt ẩn do người toả ra. Theo bảng này nhiệt ẩn và nhiệt hiện do người toả ra phụ thuộc cường độ vận động của con người và nhiệt độ trong phòng. Khi nhiệt độ phòng tăng thì nhiệt ẩn tăng, nhiệt hiện giảm. Nhiệt toàn phần chỉ phụ thuộc vào cường độ vận động mà không phụ thuộc vào nhiệt độ của phòng. Cột 4 trong bảng là lượng nhiệt thừa phát ra từ cơ thể một người đàn ông trung niên có khối lượng cơ thể chừng 68kg. Tuy nhiên trên thực tế trong không gian điều hoà thường có mặt nhiều người với giới tính và tuổi tác khác nhau. Cột 4 là giá trị nhiệt thừa trung bình trên cơ sở lưu ý tới tỉ lệ đàn ông và đàn bà thường có ở những không gian khảo sát nêu trong bảng. Nếu muốn tính cụ thể theo thực tế thì tính nhiệt do người đà bà toả ra chiếm 85% , trẻ em chiếm 75% lượng nhiệt thừa của người đàn ông. Trong trường hợp không gian khảo sát là nhà hàng thì nên cộng thêm lượng nhiệt thừa do thức ăn toả ra cho mỗi người là 20W , trong đó 10W là nhiệt hiện và 10W là nhiệt ẩn * Hệ số tác dụng không đồng thời Khi tính toán tổn thất nhiệt cho công trình lớn luôn luôn xảy ra hiện tượng không phải lúc nào trong tất cả các phòng cũng có mặt đầy đủ số lượng người theo thiết kế và tất cả các đèn đều được bật sáng. Để tránh việc chọn máy có công suất quá dư , cần nhân các tổn thất Q2 và Q3 với hệ số gọi là hệ số tác dụng không đồng thời nuyđt. Về giá trị hệ số tác dụng không đồng thời đánh giá tỷ lệ người có mặt thường xuyên trong phòng trên tổng số người có thể có hoặc tỷ lệ công suất thực tế của các đèn đang sử dụng trên tổng công suất đèn được trang bị. Trên bảng trình bày giá trị của hệ số tác động không đồng thời cho một số trường hợp. Bảng 3.3 : Hệ số tác dụng không đồng thời Bảng 3.4 : Nhiệt ẩn và nhiệt hiện do người toả ra,W/người 33/291
Nhiệt do sản phẩm mang vào Q4 Tổn thất nhiệt dạng này chỉ có trong các xí nghiệp, nhà máy, ở đó, trong không gian điều hoà thường xuyên và liên tục có đưa vào và đưa ra các sản phẩm có nhiệt độ cao hơn nhiệt độ trong phòng. Nhiệt toàn phần do sản phẩm mang vào phòng được xác định theo công thức (3-16) trong đó : - Nhiệt hiện : - Nhiệt ẩn : G4 - Lưu lượng sản phẩm vào ra, kg/s o Cp - Nhiệt dung riêng khối lượng của sản phẩm, kJ/kg. C W4 - Lượng ẩm tỏa ra (nếu có) trong một đơn vị thời gian, kg/s ro - Nhiệt ẩn hóa hơi của nước ro = 2500 kJ/kg 34/291
Nhiệt tỏa ra từ bề mặt thiết bị nhiệt Q5 Nếu trong không gian điều hòa có thiết bị trao đổi nhiệt, chẳng hạn như lò sưởi, thiết bị sấy, ống dẫn hơi . . vv thì có thêm tổn thất do tỏa nhiệt từ bề mặt nóng vào phòng. Tuy nhiên trên thực tế ít xãy ra vì khi điều hòa thì các thiết bị này thường phải ngừng hoạt động. Nhiệt tỏa ra từ bề mặt trao đổi nhiệt thường được tính theo công thức truyền nhiệt và đó chỉ là nhiệt hiện. Tùy thuộc vào giá trị đo đạc được mà người ta tính theo công thức truyền nhiệt hay toả nhiệt. - Khi biết nhiệt độ bề mặt thiết bị nhiệt t w : (3-17) Trong đó alfaW là hệ số tỏa nhiệt từ bề mặt nóng vào không khí trong phòng và được tính theo công thức sau : (3-18) Khi tính gần đúng có thể coi tW, tT - là nhiệt độ vách và nhiệt độ không khí trong phòng. - Khi biết nhiệt độ chất lỏng chuyển động bên trong ống dẫn t F : (3-19) trong đó hệ số truyền nhiệt k = 2,5 W/m2.oC 35/291
Nhiệt do bức xạ mặt trời vào phòng Q6 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 150.106 km. Nhiệt độ bề mặt của mặt trời khoảng 6000OK trong khi ở tâm đạt đến 8đến40.106 oK Tuỳ thuộc vào thời điểm trong năm mà khoảng cách từ mặt trời đến trái đất thay đổi, mức thay đổi xê dịch trong khoảng +_1,7% so với khoảng cách trung bình nói trên. Do ảnh hưởng của bầu khí quyển lượng bức xạ mặt trời giảm đi khá nhiều. Có nhiều yếu tố ảnh hưởng tới bức xạ mặt trời như mức độ nhiễm bụi, mây mù, thời điểm trong ngày và trong năm , địa điểm nơi lắp đặt công trình, độ cao của công trình so với mặt nước biển, nhiệt độ đọng sương của không khí xung quanh và hướng của bề mặt nhận bức xạ. Nhiệt bức xạ được chia ra làm 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. Xác định nhiệt bức xạ mặt trời . Nhiệt bức xạ xâm nhập vào phòng phụ thuộc kết cấu bao che và được chia ra làm 2 dạng : - Nhiệt bức xạ qua cửa kính Q61 - Nhiệt bức xạ qua kết cấu bao che tường và mái : Q62 (3-20) Nhiệt bức xạ qua kính * Trường hợp sử dụng kính cơ bản : 36/291
Kính cơ bản là loại kính trong suốt, dày 3mm, có hệ số hấp thụ alfam=6%, hệ số phản o xạ Pm = 8% (ứng với góc tới của tia bức xạ là 30 ) Nhiệt bức xạ mặt trời qua kính được tính theo công thức : (3-21) trong đó : 2 + Fk - Diện tích bề mặt kính, m . Nếu khung gổ Fk = 0,85 F’ (F’ Diện tích phần kính và khung), khung sắt Fk = F’ + R- Nhiệt bức xạ mặt trời qua cửa kính cơ bản vào phòng . Giá trị R cho ở bảng 3-7 + epxilonc - Hệ số tính đến độ cao H (m) nơi đặt cửa kính so với mực nước biển: (3-22) (3-23)+ epxilonds - Hệ số xét tới ảnh hưởng của độ chênh lệch nhiệt độ đọng sương so với 20oC + epxilonmm - Hệ số xét tới ảnh hưởng của mây mù . Trời không mây lấy epxilonmm = 1, trời có mây epxilonmm=0,85 + epxilonkh - Hệ số xét tới ảnh hưởng của khung kính. Kết cấu khung khác nhau thì mức độ che khuất một phần kính dưới các tia bức xạ khác nhau. Với khung gỗ epxilonkh = 1, khung kim loại epxilonkh = 1,17 + epxilonK - Hệ số kính, phụ thuộc màu sắc và loại kính khác kính cơ bản và lấy theo bảng 3-5 Bảng 3-5 : Đặc tính bức xạ của các loại kính 37/291
+ epxilonm - Hệ số mặt trời . Hệ số này xét tới ảnh hưởng của màn che tới bức xạ mặt trời. Khi không có màn che epxilonm = 1. Khi có màn epxilonm được chọn theo bảng 3-6 Bảng 3-6 : Đặc tính bức xạ của màn che Bảng 3-7: Dòng nhiệt bức xạ mặt trời xâm nhập vào phòng R, W/m 2 38/291
39/291
40/291
41/291
42/291
43/291
Công thức (3-21) trên đây chỉ tính cho các trường hợp sau : - Kính là kính cơ bản (epxilonK = 1) có hoặc không có rèm che - Không phải kính cơ bản (epxilonk khac 1) và không có rèm che (epxilonm = 1). Trường hợp kính không phải kính cơ bản (epxilonK khac 1) và có rèm che (epxilonm khac 1) người ta tính theo công thức dưới đây. * Trường hợp không phải kính cơ bản và có rèm che : trong đó 2 Fk - Diện tích cửa kính , m Rxn - Lượng nhiệt bức xạ xâm nhập vào không gian điều hoà 44/291
(3-25) Trị số R lấy theo bảng 3-7, các giá trị alfaK, tetaK, PK lấy theo bảng (3-5), alfam, tetam, Pm lấy theo bảng (3-6). Các hệ số khác vẫn tính giống như các hệ số ở công thức (3-21) 45/291
Bức xạ mặt trời qua kính thực tế Bức xạ mặt trời qua kính thực tế Nhiệt bức xạ mặt trời khi bức xạ qua kính chỉ có một phần tác động tức thời tới không khí trong phòng, phần còn lại tác động lên kết cấu bao che và bị hấp thụ một phần, chỉ sau một khoảng thời gian nhất định mới tác động tới không 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 hoà không khí (3-26) trong đó R’xn - Lượng bức xạ mặt trời xâm nhập qua cửa kính gây tác động tức thời đến phụ tải của hệ thống điều hoà không khí, W/m2 2 Rmax - Lượng bức xạ mặt trời lớn nhất xâm nhập qua cửa kính, W/m (Tham khảo bảng 3-8a) nt - Hệ số tác dụng tức thời (Tham khảo bảng 3-8b, và 3-8c) k - Tích số các hệ số xét tới ảnh hưởng của các yếu tố như sương mù, độ cao, nhiệt động động sương, loại khung cửa và màn che. Hệ số tác động tức thời cho trong các bảng 3-8b và 3-8c. Cần lưu ý rằng để xác định hệ số tác dụng tức thời phải căn cứ vào khối lượng tính cho 1m2 diện tích. Thật vậy khi khối lượng riêng của vật càng lớn, khả năng hấp thụ các tia bức xạ càng lớn, do đó mức độ chậm trễ giữa điểm cực đại của nhiệt bức xạ và phụ tải lạnh càng lớn. Bảng 3-8a : Lượng nhiệt lớn nhất xâm nhập qua cửa kính loại cơ bản R max , W/m 2 46/291
Bảng 3-8b : Hệ số tác dụng tức thời n t của lượng bức xạ mặt trời xâm nhập qua cửa kính có màn che bên trong (Hoạt động 24giờ/24, nhiệt độ không khí không đổi) 47/291
Bảng 3-8c : Hệ số tác dụng tức thời n t của lượng bức xạ mặt trời xâm nhập qua cửa kính không có màn che hoặc trong râm (Hoạt động 24giờ/24, nhiệt độ không khí không đổi) 48/291
Ví dụ 1: Xác định lượng nhiệt bức xạ lớn nhất vào qua cửa sổ bằng kính cơ bản, rộng 5m2. Cho biết địa phương nới lắp đặt công trình ở vĩ độ 20o Bắc, kính quay về hướng Đông, khung cửa bằng sắt, nhiệt độ đọng sương trung bình là 25oC, trời không sương mù, độ cao so với mặt nước biển là 100m. o 2 -Ứng với 20 Bắc , hướng Đông , theo bảng 3-8 , tra được Rmax = 520 W/m vào 8 giờ tháng 4 và tháng 8 - Hệ số - Hệ số - Trời không mây nên epxilonmm = 1 - Khung cửa kính là khung sắt nên epxilonkh = 1,17 - Kính là kính cơ bản và không có rèm che nên epxilonk = epxilonm =1 49/291
Theo công thức (3-21) ta có : Ví dụ 2 : Xác định lượng nhiệt bức xạ xâm nhập không gian điều hoà qua 10m2 kính chống nắng màu xám dày 6mm, đặt hướng Tây Nam, ở TP. Hồ Chí Minh, bên trong có màn che kiểu Hà Lan. Vị trí lắp đặt có độ cao so với mặt nước biển không đáng kể, nhiệt độ động sương trung bình 24oC, trời không mây, khung cửa bằng gổ. - Lượng nhiệt bức xạ qua kính được xác định theo công thức : - Các hệ - Hệ số - Lượng nhiệt xâm nhập : o 2 - Giá trị R tra theo bảng 3-7 với 10 vĩ Bắc, hướng Tây Nam : Rmax = 508 W/m vào lúc 15 giờ tháng 1 và 11. Nhiệt lượng bức xạ mặt trời qua kết cấu bao che Q 62 . Khác với cửa kính cơ chế bức xạ mặt trời qua kết cấu bao che được thực hiện như sau - Dưới tác dụng của các tia bức xạ mặt trời, bề mặt bên ngoài cùng của kết cấu bao che sẽ dần dần nóng lên do hấp thụ nhiệt. Lượng nhiệt này sẽ toả ra môi trường một phần, phần còn lại sẽ dẫn nhiệt vào bên trong và truyền cho không khí trong phòng bằng đối lưu và bức xạ. Quá trình truyền này sẽ có độ chậm trễ nhất định. Mức độ chậm trễ phụ thuộc bản chất kết cấu tường, mức độ dày mỏng. 50/291
Thông thường người ta bỏ qua lượng nhiệt bức xạ qua tường. Lượng nhiệt truyền qua mái do bức xạ và độ chênh nhiệt độ trong phòng và ngoài trời được xác định theo công thức: (3-26) F - Diện tích mái (hoặc tường), m2 k - Hệ số truyền nhiệt qua mái (hoặc tường), W/m2.oC deltat = tTD - tT độ chênh nhiệt độ tương đương (3-27) epxilons - Hệ số hấp thụ của mái và tường 2 alfaN = 20 W/m .K - Hệ số toả nhiệt đối lưu của không khí bên ngoài 2 Rnx = R/0,88 - Nhiệt bức xạ đập vào mái hoặc tường, W/m R - Nhiệt bức xạ qua kính vào phòng (tra theo bảng 3-7), W/m2 phim - Hệ số màu của mái hay tường + Màu thẩm : phim = 1 + Màu trung bình : phim = 0,87 + Màu sáng : phim = 0,78 epxilons - Hệ số hấp thụ của tường và mái phụ thuộc màu sắc, tính chất vật liệu, trạng thái bề mặt tra theo bảng dưới đây Bảng 3.9 : Độ đen bề mặt kết cấu bao che 51/291
Nhiệt do lọt không khí vào phòng Q7 Khi có độ chênh áp suất trong nhà và bên ngoài thì sẽ có hiện tượng rò rỉ không khí . Việc này luôn luôn kèm theo tổn thất nhiệt. Nói chung việc tính tổn thất nhiệt do rò rỉ thường rất phức tạp do khó xác định chính xác lưu lượng không khí rò rỉ. Mặt khác các phòng có điều hòa thường đòi hỏi phải kín. Phần không khí rò rỉ có thể coi là một phần khí tươi cung cấp cho hệ thống. 52/291
L7 - Lưu lượng không khí rò rỉ, kg/s IN, IT - Entanpi của không khí bên ngoài và bên trong phòng, kJ/kg o tT, tN - Nhiệt độ của không khí tính toán trong nhà và ngoài trời, C dT, dN - Dung ẩm của không khí tính toán trong nhà và ngoài trời, g/kg.kk Tuy nhiên, lưu lượng không khí rò rỉ Lrr thường không 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 vv. Vì vậy trong các trường hợp này có thể xác định theo kinh nghiệm Bảng 3.10 : Hệ số kinh nghiệm C Tổng lượng nhiệt do rò rỉ không khí: (3-31) Trong trường hợp ở các cửa ra vào số lượt người qua lại tương đối nhiều , cần bổ sung thêm lượng không khí . (3-32) Gc - Lượng không khí lọt qua cửa, kg/giờ 3 Lc - Lượng không khí lọt qua cửa khi 01 người đi qua, m /người n - Số lượt người qua lại cửa trong 1 giờ. 53/291
P - Khối lượng riêng của không khí, kg/m3 Như vậy trong trường hợp này cần bổ sung thêm Bảng 3-11 dưới đây dẫn ra lượng khô khí lọt qua cửa khi 01 người đi qua. Bảng 3-11 : Lượng không khí lọt qua của L c , m 3 /người Nhiệt truyền qua kết cấu bao che Q8 Người ta chia ra làm 2 tổn thất - Tổn thất do truyền nhiệt qua trần mái, tường và sàn (tầng trên) : Q81 - Tổn thất do truyền nhiệt qua nền : Q82 Tổng tổn thất truyền nhiệt (3-35) Nhiệt truyền qua tường, trần và sàn tầng trên Q81 Nhiệt lượng truyền qua kết cấu bao che được tính theo công thức sau đây : (3-36) k -Hệ số truyền nhiệt của kết cấu bao che, W/m2.oC F - Diện tích bê mặt kết cấu bao che 54/291
deltat - Độ chênh nhiệt độ tính toán, oC Xác định độ chênh nhiệt độ tính toán. - Mùa hè : (3-37) - Mùa Đông : (3-38) o tT - Nhiệt độ tính toán trong phòng, C o tN - Nhiệt độ tính toán bên ngoài, C phi - Hệ số tính đến vị trí của kết cấu bao che đối với không khí bên ngoài Đối với tường bao Đối với tường bao trực tiếp xúc với môi trường không khí bên ngoài thì phi = 1. Trường hợp tường ngăn nằm bên trong công trình không trực tiếp tiếp xúc với không khí bên ngoài trời thì hệ số phi sẽ được chọn tuỳ trường hợp cụ thể dưới đây. Đối với trần có mái - Mái bằng tôn, ngói, fibrô xi măng với kết cấu không kín phi = 0,9 - Mái bằng tôn, ngói, fibrô xi măng với kết cấu kín phi = 0,8 - Mái nhà lợp bằng giấy dầu phi = 0,75 Tường ngăn với phòng không có điều hoà (phòng đệm) - Nếu phòng đệm tiếp xúc với không khí bên ngoài phi = 0,7 - Nếu phòng đệm không tiếp xúc với không khí bên ngoài phi = 0,4 Đối với sàn trên tầng hầm - Tầng hầm có cửa sổ phi = 0,6 55/291
- Tầng hầm không có cửa sổ phi = 0,4 Đối với tường ngăn với phòng có điều hoà Trong trường hợp này ta không tính phi = 0 Xác định hệ số truyền nhiệt qua tường và trần. (3-39) 2 o alfaT - Hệ số toả nhiệt bề mặt bên trong của kết cấu bao che, W/m , C 2 o alfaT - Hệ số toả nhiệt bề mặt bên ngoài của kết cấu bao che, W/m , C sichmai, - Chiều dày của lớp thứ i , m lamdai - Hệ số dẫn nhiệt lớp thứ i, W/m.oC Hệ số trao đổi nhiệt bên ngoài và bên trong phòng Bảng 3.12 : Hệ số trao đổi nhiệt bên ngoài và bên trong Nhiệt trở của lớp không khí Nếu trong kết cấu bao che có lớp đệm không khí thì tổng nhiệt trở dẫn nhiệt phải cộng thêm nhiệt trở của lớp không khí này. Thường lớp đệm này được làm trên trần để chống nóng. 56/291
Bảng 3.13 : Trị số nhiệt trở của không khí R kk Ghi chú: Trị số Rkk cho ở bảng trên đây ứng với độ chênh nhiệt độ trên 2 bề mặt của lớp không khí deltat = 10oC. Nếu deltat khac 10oC ta cần nhân trị số cho ở bảng 3-14 dưới đây Bảng 3.14: Hệ số hiệu chỉnh nhiệt trở không khí Hệ số dẫn nhiệt của vật liệu xây dựng Hệ số dẫn nhiệt lamda của vật liệu thay đổi phụ thuộc vào độ rỗng, độ ẩm và nhiệt độ của vật liệu. - Độ rỗng càng lớn thì lamda càng bé, vì các lổ khí trong vật liệu có hệ số dẫn nhiệt thấp - Độ ẩm tăng thì hệ số dẫn nhiệt tăng do nước chiếm chổ các lổ khí trong vật liệu, do hệ số dẫn nhiệt của nước cao hơn nhiều so với hệ số dẫn nhiệt của không khí. - Nhiệt độ tăng, hệ số dẫn của vật liệu tăng. Sự thay đổi của hệ số dẫn nhiệt lamda khi nhiệt độ thay đổi theo quy luật bậc nhất : (3-40) trong đó: 57/291
o o lamdao - Hệ số dẫn nhiệt của vật liệu ở 0 C, kCal/m.h. C t - Nhiệt độ vật liệu, oC b - Hệ số tỷ lệ phụ thuộc vào tính chất vật liệu, có giá trị nằm trong khoảng 0,0001 đến 0,001. Tuy nhiên, do sự phụ thuộc vào nhiệt độ của vật liệu không đáng kể nên trong các tính toán thường coi hệ số dẫn nhiệt của các vật liệu là không đổi và lấy theo bảng dưới đây. 58/291
Bảng 3.15 : Hệ số dẫn nhiệt của các vật liệu Nhiệt truyền qua nền đất Q82 Để tính nhiệt truyền qua nền người ta chia nền thành 4 dãi, mỗi dãi có bề rộng 2m như hình vẽ 3-1. Theo cách phân chia này 59/291
Khi tính diện tích các dải, dải I ở các góc được tính 2 lần vì ở các góc nhiệt có thể truyền ra bên ngoài theo 2 hướng - Khi diện tích phòng nhỏ hơn 48m2 thì có thể coi toàn bộ là dải I - Khi chia phân dải nếu không đủ cho 4 dải thì ưu tiên từ 1 đến 4. Ví dụ chỉ chia được 3 dải thì coi dải ngoài cùng là dải I, tiếp theo là dải II và III. Tổn thất nhiệt qua nền do truyền nhiệt Tổng lượng nhiệt thừa QT (3-42) Tổng nhiệt thừa của phòng : Nhiệt thừa QT được sử dụng để xác định năng suất lạnh của bộ xử lý không khí trong chương 4. Không nên nhầm lẫn khi cho rằng nhiệt thừa QT chính là năng suất lạnh của bộ xử lý không khí . Tổng nhiệt thừa của phòng QT gồm nhiệt hiện Qhf và nhiệt ẩn Qwf của phòng. - Tổng nhiệt hiện của phòng : 60/291
- Tổng nhiệt ẩn của phòng : Như đã trình bày ở trên , trường hợp không gian khảo sát là nhà hàng thì bình quân mỗi người cộng thêm 20W do thức ăn toả ra , trong đó 10W là nhiệt hiện và 10w là nhiệt ẩn. XÁC ĐỊNH LƯỢNG ẨM THỪA WT Lượng ẩm do người tỏa ra W1 Lượng ẩm do người tỏa ra được xác định theo công thức sau : (3-43) n - Số người trong phòng. gn - Lượng ẩm do 01 người tỏa ra trong phòng trong một đơn vị thời gian, kg/s Lượng ẩm do 01 người toả ra gn phụ thuộc vào cường độ lao động và nhiệt độ phòng. Trị số gn có thể tra cứu theo bảng 3.16 dưới đây : Bảng 3.16 : Lượng ẩm do người tỏa ra, g/giờ,người Lượng ẩm bay hơi từ các sản phẩm W2 Khi đưa các sản phẩm ướt vào phòng thì có một lượng hơi nước bốc vào phòng. Ngược lại nếu đưa sản phẩm khô thì nó sẽ hút một lượng ẩm. 61/291
(3-44) y1, y2 - Lần lượt là thủy phần của sản phẩm khi đưa vào và ra. g2 - Lưu lượng của sản phẩm , kg/s Thành phần ẩm thừa này chỉ có trong công nghệp Lượng ẩm do bay hơi đoạn nhiệt từ sàn ẩm W3 Khi sàn bị ướt thì một lượng hơi ẩm từ đó có thể bốc hơi vào không khí làm tăng độ ẩm của nó. Lượng hơi ẩm được tính như sau : (3-45) 2 Fs - Diện tích sàn bị ướt, m Tư - Nhiệt độ nhiệt kế ướt ứng với trạng thái trong phòng. Lượng ẩm do bay hơi đoạn nhiệt được tính cho nơi thường xuyên nền nhà bị ướt như ở khu nhà giặt, nhà bếp, nhà vệ sinh . Riêng nền ướt do lau nhà thường nhất thời và không liên tục, nên khi tính lưu ý đến điểm này. Lượng ẩm do hơi nước nóng mang vào W4 Khi trong phòng có rò rỉ hơi nóng , ví dụ như hơi từ các nồi nấu, thì cần phải tính thêm lượng hơi ẩm thoát ra từ các thiết bị này. W4 = Gh (3-46) Lượng ẩm thừa W T (3-47) Tổng tất các nguồn ẩm toả ra trong phòng gọi là lượng ẩm thừa Nhiệt thừa WT được sử dụng để xác định năng suất làm khô của thiết bị xử lý không khí ở chương 4. 62/291
KIỂM TRA ĐỌNG SƯƠNG TRÊN VÁCH Như đã biết khi nhiệt độ vách tW thấp hơn nhiệt độ đọng sương của không khí tiếp xúc với nó thì sẽ xãy ra hiện tượng đọng sương trên vách đó. Tuy nhiên do xác định nhiệt độ vách khó nên người ta quy điều kiện đọng sương về dạng khác. * Về mùa hè : Mùa hè ta thực hiện chế độ điều hòa (làm lạnh), nhiệt độ bên ngoài lớn hơn nhiệt độ bên trong: Khi , như vậyvách trong không thể xãy ra hiện tượng đọng sương. N Gọi t s là nhiệt độ đọng sương vách ngoài ta có điều kiện đọng sương: Theo phương trình truyền nhiệt ta có hay: N k = alfa N.(tN - t W)/ (tN - tT) N N Khi giảm t W thì k tăng, khi giảm tới t s thì trên tường đọng sương, khi đó ta được giá trị kmax Điều kiện đọng sương được viết lại: * Về mùa đông : Về mùa đông lý luận tương tự trên ta thấy nếu xãy ra động sương thì chỉ có thể xãy ra trên vách tường trong. Khi đó điều kiện để không đọng sương trên vách trong là: 63/291
THÀNH LẬP VÀ TÍNH TOÁN CÁC SƠ ĐỒ ĐIỀU HOÀ KHÔNG KHÍ THÀNH LẬP VÀ TÍNH TOÁN CÁC SƠ ĐỒ ĐIỀU HOÀ KHÔNG KHÍ Thành lập sơ đồ điều hòa không khí là xác định các quá trình thay đổi trạng thái của không 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 không khí cần thiết trước khi cho thổi vào phòng. Sơ đồ điều hòa không khí được thành lập trên cơ sở : -Điều kiện khí hậu địa phương nơi lắp đặt công trình :t N và phi N . -Yêu cầu về tiện nghi hoặc công nghệ : t T và phi T . -Các kết quả tính cân bằng nhiệt : Q T , W T , -Thỏa mãn điều kiện vệ sinh: Nhiệt độ không khí trước khi thổi vào phòng không được quá thấp so với nhiệt độ trong phòng nhằm tránh gây cảm lạnh cho người sử dụng, cụ thể như sau : (4-1) - Đối với hệ thống điều hoà không khí thổi từ dưới lên (miệng thổi đặt trong vùng làm việc) : a = 7 oC - Đối với hệ thống điều hoà không khí thổi từ trên xuống : a = 10oC Nếu điều kiện vệ sinh không thỏa mãn thì phải tiến hành sấy nóng không khí tới nhiệt độ tV = tT - a thoả mãn điều kiện vệ sinh rồi cho thổi vào phòng. 2. Lượng khí tươi cấp vào phòng phải đảm bảo đủ cho người trong phòng. (4-2) 64/291
trong đó: n - Số người trong phòng mk- Khối lượng gió tươi cần thiết cung cấp cho 01 người trong một đơn vị thời gian, kg/ người, giờ . Vk - Lượng không khí tươi cần cung cấp cho một người trong một đơn vị thời gian, tra theo bảng 2-7, m3/người, giờ. p - Khối lượng riêng của không khí, p = 1,2 kg/m3. Tuy nhiên lưu lượng gió bổ sung không được nhỏ hơn 10% tổng lượng gió cung cấp cho phòng. TÍNH TOÁN CÁC SƠ ĐỒ ĐIỀU HOÀ KHÔNG KHÍ THEO ĐỒ THỊ I-d Phương trình tính năng suất gió Từ các phương trình cân bằng nhiệt, ẩm và chất độc hại ta xác định được phương trình xác định năng suất gió. - Năng suất gió để thải nhiệt : - Năng suất gió để thải ẩm: - Năng suất gió để thải chất độc hại: Trong các công thức trên T là trạng thái không khí trong phòng, V là trạng thái không khí trước khi thổi vào phòng. Khi thiết kế hệ thống điều hoà thường phải đảm bảo 2 thông số nhiệt và ẩm không đổi theo yêu cầu , tức là phải thỏa mãn đồng thời 2 phương trình cân bằng nhiệt và ẩm. Hay nói cách khác ta có : LQ = Lw 65/291
Suy ra Hay Đại lượng epxilonT gọi là hệ số góc tia của quá trình tự thay đổi trạng thái của không khí trong phòng do nhận nhiệt thừa và ẩm thừa. Như vậy để trạng thái của không khí trong phòng không đổi thì trạng thái không khí thổi vào phòng V(tV, phiV) phải luôn luôn nằm trên đường epxilonT = QT/WT đi qua điểm T(tT, phiT) Các sơ đồ điều hoà không khí mùa hè Sơ đồ thẳng Sơ đồ thẳng là sơ đồ không có tái tuần hoàn không khí từ phòng về thiết bị xử lý không khí. Trong sơ đồ này toàn bộ không khí đưa vào thiết bị xử lý không khí là không khí tươi. Sơ đồ thẳng được trình bày trên hình 4.1 66/291
Hình 4.1 : Sơ đồ nguyên lý và biểu diễn sự thay đổi trạng thái không khí trên đồ thị I-d * Nguyên lý làm việc: Không khí bên ngoài trời có trạng thái N(tN,phiN) qua cửa lấy gió có van điều chỉnh (1), được đưa vào buồng xử lý nhiệt ẩm (2), tại đây không khí được xử lý theo chương trình định sẵn đến một trạng thái O nhất định nào đó và được quạt (3) vận chuyển theo đường ống gió (4) vào phòng (6) qua các miệng thổi (5). Không khí tại miệng thổi (5) có trạng thái V sau khi vào phòng nhận nhiệt thừa và ẩm thừa và tự thay đổi đến trạng thái T(tT, phiT) theo tia quá trình epxilonT = QT/WT . Sau đó không khí được thải ra bên ngoài qua các cửa thải (7). Sơ đồ thẳng được sử dụng trong các trường hợp sau: - Khi kênh gió hồi quá lớn việc thực hiện hồi gió quá tốn kém hoặc không thực hiện được do không gian nhỏ hẹp . - Khi trong không gian điều hòa có sinh ra nhiều chất độc hại, việc hồi gió không có lợi. Mùa hè nước ta nhiệt độ và độ ẩm bên ngoài phòng thường cao hơn nhiệt độ và độ ẩm trong phòng. Vì thế điểm N thường nằm bên trên phải của điểm T. * Xác định các các điểm nút : Theo đồ thị biểu thị quá trình ta có: - Quá trình NO là quá trình xử lý không khí diễn ra ở thiết bị xử lý không khí. Trạng thái O cuối quá trình xử lý không khí có độ ẩm phio ≈ 95%. 67/291
- Quá trình OV là quá trình không khí nhận nhiệt khi dẫn qua hệ thống đường ống. Quá trình này không trao đổi ẩm, đó là quá trình gia nhiệt đẳng dung ẩm. Vì tất cả các đường ống dẫn không khí lạnh đều bọc cách nhiệt nên tổn thất này không đáng kể. Thực tế có thể coi VtrùngO - Quá trình VT là quá trình không khí tự thay đổi trạng thái khi nhận nhiệt thừa và ẩm thừa nên có hệ số góc tia epxilonVT = epxilonT = QT/WT Từ phân tích trên ta có thể xác định các điểm nút như sau: - Xác định các điểm N(tN, phiN), T(tT, phiT) theo các thông số tính toán ban đầu. - Qua điểm T kẻ đường epxilon = epxilonT = QT/WT cắt đường phio = 0,95 tại OtrùngV - Nối NO ta có quá trình xử lý không khí Cần lưu ý trạng thái thổi vào VtrùngO phải đảm bảo điều kiện vệ sinh là nhiệt độ không được quá thấp so với nhiệt độ trong phòng để tránh gây cảm lạnh cho người sử dụng. Nếu không thỏa mãn điều kiện vệ sinh , thì phải gia nhiệt không khí từ trạng thái O lên trạng thái V thoả mãn điều kiện vệ sinh mới thổi vào phòng , tức là tV = tT - a (hình 4.2). Hình 4.2: Sơ đồ thẳng khi nhiệt độ t V thấp Trong trường hợp này các điểm O và V xác định lại như sau : 68/291
- Điểm V là giao của đường epxilon = epxilonT = QT/WT đí qua điểm T và đường t = tT - a . - Điểm O là giao của đường thẳng đứng (đẳng dung ẩm) qua điểm V và đường phio = 0,95. * Các thiết bị chính của quá trình Để thực hiện được sơ đồ thẳng mùa hè cần có các thiết bị chính sau : Thiết bị xử lý không khí, quạt cấp gió, bộ sấy cấp II, hệ thống kênh cấp gió, miệng thổi. * Xác định năng suất các thiết bị - Năng suất gió thổi vào phòng : - Năng suất lạnh của thiết bị xử lý: - Năng suất làm khô của thiết bị xử lý: - Công suất nhiệt của thiết bị sấy cấp II (nếu có) : * Kết luận: - Sơ đồ thẳng có ưu điểm là đơn giản, gọn nhẹ dễ lắp đặt. - Không tận dụng nhiệt từ không khí thải nên hiệu quả thấp. - Thường được sử dụng trong các hệ thống nơi có phát sinh các chất độc, hôi hoặc đường ống quá xa, cồng kềnh không kinh tế hoặc không thể thực hiện được. 69/291
Sơ đồ tuần hoàn không khí một cấp Để tận dụng nhiệt của không khí thải người ta sử dụng sơ đồ tuần hoàn1 cấp. Trên hình 4.3 là sơ đồ nguyên lý hệ thống tuần hoàn 1 cấp • Nguyên lý làm việc: Không khí bên ngoài trời có trạng thái N(tN,phiN) với lưu lượng LN qua cửa lấy gió có van điều chỉnh (1), được đưa vào buồng hòa trộn (3) để hòa trộn với không khí hồi có trạng thái T(tT,phiT) với lưu lượng LT từ các miệng hồi gió (2). Hổn hợp hòa 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 một trạng thái O và được quạt (5) vận chuyển theo kênh gió (6) vào phòng (8) . Không khí sau khi ra khỏi miệng thổi (7) có trạng thái V vào phòng nhận nhiệt thừa QT và ẩm thừa WT và tự thay đổi trạng thái từ V đến T(tT, phiT). Sau đó một phần không khí được thải ra ngoài và một phần lớn được quạt hồi gió (11) hút về qua các miệng hút (9) theo kênh (10) . • Hình 4.3 Sơ đồ tuần hoàn 1 cấp * Xác định các điểm nút trên I-d - Trạng thái C là trạng thái hoà trộn của dòng không khí tươi có lưu lượng LN và trạng thái N(tN, phiN) với dòng không khí tái tuần hoàn với lưu lượng LT và trạng thái T(tT, phiT) - Quá trình VT là quá trình không khí tự thay đổi trạng thái khi nhận nhiệt thừa và ẩm thừa nên có hệ số góc tia epxilon = epxilonT = QT/WT. Điểm OtrùngV có phio ≈ 0,95 . Từ phân tích trên ta có cách xác định các điểm nút như sau : - Xác định các điểmN, T theo các thông số tính toán ban đầu. - Xác định điểm hòa trộn C theo tỉ lệ hòa trộn 70/291
Ta có trong đó : LN - Lưu lượng gió tươi cần cung cấp được xác định theo điều kiện vệ sinh, kg/s. L - Lưu lượng gió tổng tuần hoàn qua thiết bị xử lý không khí được xác định theo công thức (4-13), kg/s - Điểm Vtrùng O là giao nhau của đường epxilon = epxilonT = QT/WT đi qua điểm T với đường phio = 0,95. Nối CO ta có quá trình xử lý không khí. Hình 4.4 : Biểu diễn sơ đồ tuần hoàn 1 cấp trên đồ thị I-d Nếu nhiệt độ điểm O không phù hợp điều kiện vệ sinh thì phải tiến hành sấy không khí đến điểm V thoả mãn điều kiện vệ sinh tức là t = tT - a (xem hình 4-5). Khi đó các điểm V và O xác định như sau: - Từ T kẻ đường epxilon = epxilonT = QT/WT cắt t = tT - a tại V - Từ V kể đường thẳng đứng cắt phio = 0,95 tại O. - Các điểm còn lại vẫn giữ nguyên vị trí. 71/291
* Các thiết bị chính : Để thực hiện sơ đồ điều hòa không khí một cấp ta phải có các thiết bị chính sau đây : Quạt cấp gió, quạt hồi gió, thiết bị xử lý không khí, thiết bị sấy cấp 2, hệ thống kênh cấp gió, hồi gió, miệng thổi và miệng hút Hình 4.5 : Sơ đồ tuần hoàn 1 cấp khi nhiệt độ t V thấp * Xác định năng suất các thiết bị - Năng suất gió : - Lượng không khí bổ sung LN được xác định căn cứ vào số lượng người và lượng gió tươi cần cung cấp cho một người trong một đơn vị thời gian: (4-14) trong đó n - Tổng số người trong phòng, người Vk - Lượng không khí tươi cần cung cấp cho một người trong một đơn vị thời gian, tra theo bảng 2.6 Tuy nhiên lưu lượng gió bổ sung không được nhỏ hơn 10%.L. Vì thế khi LN tính theo các công thức trên mà nhỏ hơn 10% thì lấy LN = 0,1.L 72/291
- Lưu lượng gió hồi : (4-15) - Công suất lạnh của thiết bị xử lý không khí : - Năng suất làm khô của thiết bị xử lý: - Công suất nhiệt của thiết bị sấy cấp II (nếu có) * Kết luận: - Do có tận dụng nhiệt của không khí tái tuần hoàn nên năng suất lạnh và năng suất làm khô giảm so với sơ đồ thẳng. - Sơ đồ có tái tuần hoàn không khí nên chi phí đầu tư tăng. - Hệ thống đòi hỏi phải có thiết bị sấy cấp 2 để sấy nóng không khí khi không thỏa mãn điều kiện vệ sinh và do đó không kinh tế. Sơ đồ tuần hoàn không khí hai cấp Để khắc phục nhược điểm của sơ đồ 1 cấp do phải có thiết bị sấy cấp 2 khi trạng thái V không thỏa mãn điều kiện vệ sinh, người ta sử dụng sơ đồ 2 cấp có thể điều chỉnh nhiệt độ không khí thổi vào phòng mà không cần có thiết bị sấy. Sơ đồ điều chỉnh nhiệt độ thổi vào * Sơ đồ nguyên lý : 73/291
Hình 4.6 : Sơ đồ tuần hoàn 2 cấp có điều chỉnh nhiệt độ * Nguyên lý làm việc: Không khí bên ngoài trời với lưu lượng LN và trạng thái N(tN,phiN) được lấy qua cửa lấy gió có van điều chỉnh (1) vào buồng (3) hòa trộn với không khí hồi có lưu lượng LT1 và trạng thái T(tT,phiT) để đạt một trạng thái C1 nào đó. Hổn hợp hòa trộn C1 sẽ được đưa đến thiết bị xử lý (4) và được xử lý đến trạng thái O. Sau đó đến buồng hoà trộn (6) để hòa trộn với không khí hồi có lưu lượng LT2 và trạng thái T(tT,phiT) để đạt trạng thái C2 và được quạt (7) vận chuyển theo đường ống gió (8) vào phòng (10). Không khí sau khi ra khỏi miệng thổi (9) có trạng thái C2 vào phòng nhận nhiệt thừa và ẩm thừa và tự thay đổi trạng thái đến T(tT, phiT) . Cuối cùng một lượng được thải ra ngoài qua cửa thải 14, phần lớn còn lại được hồi về để tiếp tục xử lý. * Xác định các điểm nút - Các điểm nút N(tN, phiN), T(tT, phiT) được xác theo các thông số tính toán. - Điểm hòa trộn C2 : Mục đích của việc hoà trộn là nhằm đảm bảo nhiệt độ không khí khi thổi vào phòng thoả mãn yêu cầu vệ sinh. Hay tC2 = tT - a. Như vậy điểm C2 là giao điểm của đường epxilonT = QT/WT đi qua T với tC2 = tT - a. - Điểm O nằm trên đường phio = 0,95 và đường kéo dài TC2. - Điểm C1 được xác định theo tỉ số hòa trộn : LN/LT1 = TC1/C1N * Các thiết bị chính 74/291
Để thực hiện sơ đồ điều hòa không khí hai cấp ta phải có các thiết bị chính sau đây : Quạt cấp gió, quạt hồi gió, thiết bị xử lý không khí , hệ thống kênh cấp gió, hồi gió và các miệng thổi, miệng hút. Hình 4.7 : Biểu diễn sơ đồ tuần hoàn 2 cấp có điều chỉnh nhiệt độ trên I-d * Xác định năng suất các thiết bị - Lưu lượng gió : - Lượng không khí bổ sung LN được xác định theo điều kiện vệ sinh như sau : • Lưu lượng gió LT2 xác định theo phương pháp hình học dựa vào quá trình hòa trộn ở thiết bị hòa trộn (6): • Các điểm T, C2 và O đã được xác định nên có thể tính được LT2 - Lưu lượng gió LT1 - Năng suất lạnh của thiết bị xử lý: 75/291
- Năng suất làm khô của thiết bị xử lý: * Kết luận: Sơ đồ tuần hoàn 2 cấp có điều chỉnh nhiệt độ thổi vào có ưu điểm: - Nhiệt độ thổi vào phòng có thể dễ dàng điều chỉnh được nhờ điều chỉnh lượng gió trích LT2 nhằm nâng nhiệt độ thổi vào phòng thoả mãn điều kiện vệ sinh. Do đó sơ đồ 2 cấp có điều chỉnh nhiệt độ không cần trang bị thiết bị sấy cấp II. - Năng suất lạnh và năng suất làm khô yêu cầu của thiết bị xử lý giảm + Công suất lạnh giảm deltaQO = LT2.(IC1 - IO) + Lưu lượng gió giảm deltaL = LT2.(dC1 - dO) Như vậy ta không cần phải đầu tư hệ thống xử lý không khí quá lớn, cồng kềnh. - Phải có thêm buồng hòa trộn thứ 2 và hệ thống trích gió đến buồng hòa trộn này nên chi phí đầu tư và vận hành tăng. Sơ đồ điều chỉnh nhiệt độ ẩm • Sơ đồ nguyên lý : Hình 4.8 :Sơ đồ tuần hoàn 2 cấp có điều chỉnh độ ẩm 76/291
* Nguyên lý làm việc : Không khí bên ngoài trời có lưu lượng LN và trạng thái N(tN,phiN) được lấy qua cửa lấy gió có van điều chỉnh (1), vào buồng (3) hòa trộn với không khí hồi có lưu lượng LT và trạng thái T(tT,phiT) để đạt một trạng thái C1 nào đó. Hổn hợp hòa trộn C1 được chia làm 2 dòng, một dòng có lưu lượng (LN + LT1) được đưa đến thiết bị xử lý không khí (4) và được xử lý đến một trạng thái O sau đó đưa đến buồng hoà trộn (6) hòa trộn với dòng thứ 2 có lưu lượng LT2 trạng thái C1 và đạt được trạng thái C2. Không khí có trạng thái C2 tiếp tục được quạt (7) thổi theo kênh cấp gió (8) vào phòng (10) qua các miệng thổi (9). Một phần gió được thải ra bên ngoài qua cửa thải gió (14), phần còn lại tiếp tục được hồi về và lặp lại chu trình mới. * Xác định các điểm nút - Các điểm nút N(tN, phiN), T(tT, phiT) được xác theo các thông số tính toán. - Điểm C1 được xác định theo tỉ số hòa trộn : LN/LT = TC1/C1N - Điểm hòa trộn C2 : Mục đích của việc hoà trộn là nhằm nâng nhiệt độ không khí thổi vào phòng đạt yêu cầu vệ sinh, hay tC2 = tT - a. Như vậy điểm C2 là giao điểm của đường epxilonT = QT/WT đi qua T với tC2 = tT - a. - Điểm O là giao của C1C2 với đường phio = 0,95 . Hình 4.9 :Sơ đồ tuần hoàn 2 cấp có điều chỉnh độ ẩm trên I-d * Xác định năng suất các thiết bị - Năng suất gió :L = LT + LN = LT1 + LT2 + LN 77/291
- Lượng không khí bổ sung LN được xác định căn cứ vào số lượng người và lưu lượng gió tươi cần thiết cung cấp cho một người trong một đơn vị thời gian: trong đó n - Tổng số người trong phòng, người Vk - Lượng không khí tươi cần cung cấp cho một người trong một đơn vị thời gian, tra theo bảng 2.7 - Xác định lưu lượng LT1 và LT2 căn cứ vào hệ phương trình sau + Theo quá trình hoà trộn ở buồng hoà trộn (3) TC1 /C1N = LN / LT + Theo quá trình hoà trộn ở buồng hoà trộn (6) OC2/C2C1 = LT2 / (L-LT2) Từ vị trí của các điểm trên đồ thị I-d ta xác định được các tỉ lệ tương ứng. - Năng suất lạnh của thiết bị xử lý: - Năng suất làm khô của thiết bị xử lý: * Kết luận: Sơ đồ tuần hoàn 2 cấp có điều chỉnh độ ẩm có ưu điểm: - Nhiệt độ và độ ẩm không khí thổi vào phòng có thể điều chỉnh để thỏa mãn điều kiện vệ sinh do đó không cần thiết bị sấy cấp II. - Năng suất lạnh và năng suất làm khô yêu cầu của thiết bị xử lý giảm so với sơ đồ 1 cấp tương tự. Sơ đồ có phun ẩm bổ sung Sơ đồ này được sử dụng nhằm tiết kiệm năng lượng trong trường hợp cần tăng độ ẩm của không khí trong phòng nhưng vẫn tiết kiệm năng lượng. 78/291
Hình 4-10 : So sánh chu trình có và không có phun ẩm bổ sung Để không khí trong phòng đạt được trạng thái T(tT,phiT) ta có thể thực hiện bằng 2 cách: * Cách 1 : Xử lý không khí đến trạng thái O nhất định nào đó và thổi vào phòng cho tự thay đổi trạng thái đến T(tT,phiT) theo quá trình OT (epxilonT = QT/WT ) Theo cách này ta có : - Năng suất gió : - Năng suất lạnh : * Cách 2 : Xử lý không khí đến trạng thái O' với tO' < tO. Sau đó thổi không khí vào phòng cho không khí tự thay đổi trạng thái theo quá trình epxilonT đến T' , sau đó phun ẩm bổ sung để không khí thay đổi trạng thái đến T. - Năng suất gió : • Năng suất lạnh : 79/291
• Vì IO’ < IO nên dễ dàng suy ra Qo2 < Qo1 * Kết luận : - Việc phun ẩm bổ sung có thể áp dụng cho bất cứ sơ đồ nào và đem lại hiệu quả nhiệt cao hơn. Năng suất gió và lạnh đều giảm. - Tuy nhiên phải có bố trí thêm thiết bị phun ẩm bổ sung trong phòng nên phải có chi phí bổ sung. Thực tế nó chỉ có thể áp dụng cho các phòng nhỏ và có yêu cầu đặc biệt về độ ẩm. Các sơ đồ điều hoà không khí mùa Đông Khi nói đến sơ đồ mùa đông là nói đến sơ đồ dùng cho những ngày mà nhiệt độ không khí ngoài trời nhỏ hơn nhiệt độ không khí trong nhà. Để duy trì nhiệt độ trong nhà chúng ta phải tiến hành cấp nhiệt. Sơ đồ này thường chỉ sử dụng cho các tỉnh phía Bắc từ Thừa Thiên Huế trở ra. Các tỉnh thành từ Đà Nẵng trở vào không cần sơ đồ mùa đông vì mùa đông ở các tỉnh phía Nam nhiệt độ không thấp. Vì thế chúng ta không ngạc nhiên khi các hệ thống điều hoà có cấp nhiệt mùa đông chỉ được thiết kế và lắp đặt ở các tỉnh phía Bắc. Các nguồn nhiệt và thiết bị thường được sử dụng để sưởi ấm mùa đông: - Điện trở : Trong nhiều trường hợp người ta dùng điện trở để sấy nóng không khí trước khi thổi vào phòng nhằm duy trì nhiệt độ phòng nằm ở mức cho phép. Phương pháp dùng điện đơn giản, nhưng không kinh tế do giá điện năng tương đối cao và không an toàn về phòng cháy. - Hơi nước : Hơi từ các lò hơi nhỏ hoặc trung tâm nhiệt điện được đưa đến các bộ trao đổi nhiệt kiểu bề mặt để trao đổi nhiệt với không khí trước khi thổi vào phòng. Các dàn này có thể đặt độc lập hoặc đặt đồng bộ cùng cụm dàn lạnh máy lạnh mùa hè. - Bơm nhiệt : Một số công trình có trang bị máy lạnh 2 chiều, mùa đông máy hoạt động theo chế độ bơm nhiệt nhờ hệ thống van đảo chiều: dàn nóng bên trong phòng, dàn lạnh ngoài phòng. Sơ đồ thẳng mùa đông * Sơ đồ nguyên lý : 80/291
Trên hình 4-11 là sơ đồ nguyên lý xử lý không khí mùa đông. Sơ đồ này tương tự sơ đồ mùa hè. Điểm khác duy nhất trong sơ đồ mùa đông thay vì sử dụng thiết bị xử lý lạnh không khí (2) ở đây sử dụng thiết bị sưởi . * Nguyên lý hoạt động : Không khí bên ngoài có trạng thái N(tN,phiN) được lấy qua cửa lấy gió có van điều chỉnh (1) vào bộ sưởi nóng không khí . Bộ sưởi nóng không khí có thể là bộ điện trở hoặc bộ trao đổi nhiệt kiểu bề mặt sử dụng hơi bão hoà, hay ga nóng. Không khí được gia nhiệt đẳng dung ẩm đến trạng thái O . Sau đó không khí được quạt (3) thổi vào phòng (6) theo hệ thống kênh gió (4) và miệng thổi (5). Ở trong phòng không khí nhả nhiệt, hấp thụ ẩm thừa và tự thay đổi trạng thái đến trạng thái T(tT,phiT). Cuối cùng không khí được thải ra bên ngoài qua cửa thải (7). * Xác định các điểm nút : - Các điểm N(tN,phiN), T(tT,phiT) được xác định theo các thông số tính toán. - Điểm O là giao của đường epxilon = epxilonT = QT/WT đi qua T với đường đẳng dung ẩm qua điểm N. Cần lưu ý rằng đối với sơ đồ mùa đông thì QT 0 vì vậy quá trình OT là quá trình tăng ẩm, giảm nhiệt. Hình 4.11: Sơ đồ thẳng mùa đông * Các thiết bị : Đối với hệ thống hoạt động theo sơ đồ mùa đông cần các thiết bị chính sau : Thiết bị sấy cấp I, quạt cấp gió, hệ thống kênh gió miệng thổi 81/291
Hình 4.12 : Biểu diễn sơ đồ thẳng mùa đông trên đồ thị I-d * Xác định năng suất các thiết bị chính - Năng suất gió - Công suất bộ sưởi : * Kết luận : - Sơ đồ thẳng tuy đơn giản nhưng không tận dụng được nhiệt của gió thải nên không kinh tế. - Sơ đồ thẳng chỉ sử dụng trong trường hợp việc xây dựng kênh hồi gió không kinh tế hoặc không thể thực hiện được. Khi trong không gian điều hoà sinh nhiều chất độc hại thì cũng nên sử dụng sơ đồ thẳng Sơ đồ tuần hoàn một cấp mùa đông * Sơ đồ nguyên lý : 82/291
Hình 4.13: Sơ đồ tuần hoàn 1 cấp mùa đông * Nguyên lý hoạt động : Không khí bên ngoài có trạng thái N(tN,phiN) được lấy qua cửa lấy gió có van điều chỉnh (1) được vào buồng hoà trộn (3) . Ở đây nó được hoà trộn với không khí hồi có trạng thái T(tT,phiT) để được trạng thái C. Hổn hợp hoà trộn được đưa vào bộ sấy không khí cấp I để sấy lên trạng thái O . Sau đó không khí được quạt (5) thổi vào phòng (8) theo hệ thống kênh gió (6) và miệng thổi (7). Ở trong phòng không khí nhả nhiệt, hấp thụ ẩm thừa và tự thay đổi trạng thái đến trạng thái T(tT,phiT). Cuối cùng một phần không khí được thải ra bên ngoài qua cửa thải (12) phần lớn được hồi lại. * Xác định các điểm nút : - Các điểm N(tN,phiN), T(tT,phiT) được xác định theo các thông số tính toán. - Điểm C được xác định theo tỷ lệ hoà trộn - Điểm O là giao của đường epxilon = epxilonT = QT/WT đi qua T với đường đẳng dung ẩm qua điểm C. * Các thiết bị : Đối với hệ thống hoạt động theo sơ đồ mùa đông cần các thiết bị chính sau : Buồng hoà trộn, Thiết bị sấy cấp I, quạt cấp gió, hệ thống kênh gió miệng thổi 83/291
Hình 4.14 : Biểu diễn sơ đồ tuần hoàn 1 cấp mùa đông trên đồ thị I-d * Xác định năng suất các thiết bị chính - Năng suất gió - Công suất bộ sấy cấp I * Kết luận : - Sơ đồ tuần hoàn một cấp tận dụng được nhiệt của gió thải nên kinh tế hơn sơ đồ thẳng. - Đây là sơ đồ thường hay được sử dụng trên thực tế. 84/291
TÍNH TOÁN CÁC SƠ ĐỒ ĐIỀU HOÀ KHÔNG KHÍ THEO ĐỒ THỊ d-t TÍNH TOÁN CÁC SƠ ĐỒ ĐIỀU HOÀ KHÔNG KHÍ THEO ĐỒ THỊ d-t Tính toán các sơ đồ điều hoà không khí theo đồ thị t-d được các nước tư bản phương Tây áp dụng rất phổ biến. Về mặt bản chất, việc xác định các sơ đồ theo đồ thị t-d cũng tương tự như đồ thị I-d. Các sơ đồ điều hoà trên đồ thị d-t Sơ đồ thẳng Không khí bên ngoài trời có trạng thái N(tN,phiN) đi qua thiết bị xử lý không khí để biến đổi trạng thái đến trạng thái O, sau đó qua quạt cấp gió hấp thụ một phần nhiệt dưới dạng nhiệt hiện và biến đổi đến trạng thái đến Q, trên đường ống không khí hấp thụ một lượng nhiệt từ môi trường dưới dạng nhiệt hiện và thay đổi đến trạng thái V. Sau đó được thổi vào phòng nhận nhiệt ẩn và nhiệt hiện để thay đổi trạng thái đến T(tT,phiT). - Công suất lạnh thiết bị xử lý không khí Q = G.(IN - IO) - Nhiệt do không khí hấp thụ qua quạt Q1 = G.(IQ-IO) - Nhiệt do không khí nhận từ môi trường qua đường ống Q2 = G.(IV-IQ) - Nhiệt thừa do không khí nhận trong phòng Q3 + Nhiệt hiện : Q31 = G.(IL-IV) + Nhiệt ẩn Q32 = G.(IT-IL) 85/291
- Nhiệt do không khí tươi nhả ra để biến đổi trạng thái từ N(tN,phiN) đến trạng thái T(tT,phiT) Q4 = G.(IN-IT) Ta có Q = Q1 + Q2 + Q3 + Q4 Nếu bỏ qua tổn thất nhiệt từ quạt cấp gió và đường ống (Q1=Q2=0) thì: Q = Q3 + Q4 Như vậy : Phụ tải lạnh của thiết bị xử lý không khí Q không phải là nhiệt thừa Q3 , mà thực tế có giá trí lớn hơn. Hình 4-15 : Sơ đồ thẳng trên đồ thị d-t Sơ đồ tuần hoàn 1 cấp Không khí bên ngoài trời có trạng thái N(tN,phiN) hoà trộn với không khí hồi được trạng thái hoà trộn là C. Không khí ở trạng thái C đi qua thiết bị xử lý không khí để biến đổi đến trạng thái O, sau đó qua quạt cấp gió và đường ống gió hấp thụ một phần nhiệt dưới dạng nhiệt hiện và biến đổi đến trạng thái đến Q và V. Gió tiếp tục được thổi vào phòng nhận hiệt ẩn và nhiệt hiện để thay đổi trạng thái đến T(tT,phiT). - Công suất lạnh thiết bị xử lý không khí Q = G.(IC - IO) 86/291
- Nhiệt do không khí hấp thụ qua quạt Q1 = G.(IQ-IO) - Nhiệt do không khí nhận từ môi trường qua đường ống Q2 = G.(IV-IQ) - Nhiệt thừa do không khí nhận trong phòng Q3 + Nhiệt hiện : Q31 = G.(IL-IV) + Nhiệt ẩn Q32 = G.(IT-IL) - Nhiệt do không khí tươi nhả ra để biến đổi trạng thái từ N(tN,phiN) đến trạng thái T(tT,phiT) Q4 = G’.(IN-IT) trong đó G’ là lưu lượng khí tươi. Ta có Q = Q1 + Q2 + Q3 + Q4 Nếu bỏ qua tổn thất nhiệt từ quạt cấp gió và đường ống (Q1=Q2=0) thì: Q = Q3 + Q4 87/291
Hình 4-16 : Sơ đồ tuần hoàn 1 cấp trên đồ thị d-t Các đặc trưng của sơ đồ điều hoà Hệ số nhiệt hiện SHF Giả sử có một quá trình thay đổi trạng thái không khí từ trạng thái 1 đến trạng thái 2 Hệ số nhiệt hiện SHF (Sensible heat factor) là tỷ số giữa tổng nhiệt hiện trên tổng nhiệt hiện và nhiệt ẩn: Qh - Nhiệt hiện. Qw - Nhiệt ẩn. Q = Qh + Qw - Nhiệt tổng. o t1, t2 - Nhiệt độ không khí đầu và cuối quá trình, C I1, I2 - Entanpi của không khí đầu và cuối quá trình, kJ/kg Hệ số nhiệt hiện của phòng * Hệ số nhiệt hiện của phòng RSHF (Room sensible heat factor) được định nghĩa như sau : 88/291
trong đó: Qhf - Tổng nhiệt hiện do bức xạ, truyền nhiệt qua kết cấu bao che và nhiệt do các nguồn nhiệt bên trong phòng tỏa ra, kW Qwf - Tổng nhiệt ẩn toả ra từ phòng, kW Qf - Tổng nhiệt ẩn và nhiệt hiện từ do bức xạ, truyền nhiệt qua kết cấu bao che và do các nguồn nhiệt tỏa ra từ phòng, đây chính là tổng nhiệt thừa của phòng; kW Trên đồ thị d-t , các điểm V và T lần lượt là trạng thái không khí cấp vào phòng và không khí trong phòng. Đường VT biểu thị quá trình không khí sau khi vào phòng nhận nhiệt thừa và ẩm thừa và tự thay đổi trạng thái. Đường này được gọi là đường hệ số nhiệt hiện của phòng RSHF. Trong các tính toán thường điểm T đã biết trước, vì thế đường VT có thể dễ dàng xác định khi biết phương của nó. Cách xác định theo các bước sau: Quan sát đồ thị d-t ta thấy có điểm G được đánh dấu tròn tại vị trí t = 24oC và phi = 50%, điểm này gọi là điểm cơ sở. Mặt khác song song với trục d có đường biểu thị các giá trị khác nhau của hệ số nhiệt hiện RSHF. Đường VT sẽ song song với đường thẳng nối điểm G với điểm xác định giá trị RSHF trên đường biểu thị đó (hình 4-17). Hình 4-17 89/291
Hệ số nhiệt hiện tổng GSHF (Grand sensible heat factor) Giả sử điểm C và O lần lượt là trạng thái không khí đầu vào và đầu ra thiết bị xử lý không khí . Khi đi qua thiết bị xử lý , không khí thải nhiệt hiện Qh và nhiệt ẩn Qw để biến đổi trạng thái từ C đến O. Hệ số nhiệt hiện tổng được xác định theo công thức : trong đó: Qh và Qw - Nhiệt hiện và nhiệt ẩn mà không khí thải ra ở thiết bị xử lý không khí Đường thẳng CO biểu thị sự thay đổi trạng thái của không khí khi qua thiết bị xử lý không khí gọi là đường GSHF. Cách xác định phương đường thẳng CO cũng tương tự như cách xác định đường RSHF, nghĩa là song song với đường G-GSHF Hệ số đi vòng BF Khi không khí đi qua dàn lạnh, nếu quá trình tiếp xúc tốt, thời gian tiếp xúc đủ lớn thì trạng thái không khí đầu ra là trạng thái bão hoà phi=100%. Tuy nhiên thực tế trạng thái đầu ra thường không đạt trạng thái bão hoà, mà nằm trong khoảng phi = 90 ? 95%. Trạng thái đó được coi như là hỗn hợp của 2 trạng thái: trạng thái ban đầu C và trạng thái bão hoà S. Như vậy lượng không khí xử lý coi như được phân thành 2 dòng : một dòng đi qua dàn lạnh và trao đổi nhiệt ẩm và đạt trạng thái bão hoà, dòng thứ 2 đi vòng qua dàn và không trao đổi nhiệt ẩm. Hệ số đi vòng BF (Bypass factor) là tỉ số giữa lượng không khí đi qua dàn lạnh nhưng không trao đổi nhiệt ẩm so với tổng lượng không khí qua dàn. trong đó: GC - Lưu lượng không khí qua dàn lạnh nhưng không trao dổi nhiệt ẩm, kg/s GS - Lưu lượng không khí có trao đổi nhiệt ẩm, kg/s G - Tổng lưu lượng gió qua dàn, kg/s 90/291
Hình 4-18 Nếu viết phương trình cân bằng năng lượng ta có : Sử dụng công thức xác định BF ta có : Hay: Rút ra : Tương tự có thể rút ra: và 91/291
Hệ số đi vòng BF phụ thuộc vào diện tích, cấu tạo và tốc độ không khí qua dàn Bảng 4-1 dưới đây trình bày giá trị của hệ số BF trong một số trường hợp dùng để tham khảo khi tính phụ tải lạnh. Bảng 4-1 Bảng 4-2 trình bày giá trị hệ số đi vòng BF của một số dàn lạnh kiểu tiếp xúc theo số hàng ống dọc theo chiều chuyển động của không khí và mật độ cánh trao đổi nhiệt. Bảng 4-2 Trường hợp thiết bị xử lý không khí kiểu ướt (buồng phun) giá trị BF phụ thuộc vào tốc độ chuyển động của không khí, áp suất nước tại lổ phun, kích thước lổ phun, lưu lượng nước phun, số hàng bố trí lổ phun và số lổ phun trên 01 hàng. Ngoài ra chiều chuyển động tương đối giữa không khí và nước cũng ảnh hưởng tới giá trị BF. Bảng 4.3 trình bày các giá trị của BF trong một số trường hợp dùng tham khảo. Bảng 4-3 92/291
Hệ số nhiệt hiện hiệu dụng ESHF Hệ số nhiệt hiện hiệu dụng ESHF (Effective sensible heat factor) là tỷ số giữa nhiệt hiện hiệu dụng Qhef và tổng nhiệt hiệu dụng Qef ở đây: Qhef = Qhf + BF.Q4h - Nhiệt hiện hiệu dụng của phòng Qwef = Qwf + BF.Q4w - Nhiệt ẩn hiệu dụng của phòng Qhf, Qwf - Nhiệt hiện và nhiệt ẩn thừa của phòng Q4h, Q4w - Nhiệt hiện và nhiệt ẩn của không khí tươi cần nhả ra để đạt được trạng thái trong phòng. Trên đồ thị d-t đường biểu thị mối quan hệ giữa các hệ số RSHF, GSHF, ESHF và nhiệt độ động sương 93/291
Hình 4-19 Các trạng thái lần lượt là: C- Trạng thái không khí đã được hoà trộn trước khi vào dàn lạnh O trùng V Trạng thái sau dàn lạnh và thổi vào phòng T - Trạng thái không khí trong phòng N - Trạng thái không khí ngoài trời S - Trạng thái không khí bão hoà, phần không khí tiếp xức dàn lạnh, nhiệt độ điểm K là nhiệt động đọng sương ts Giữa hệ số nhiệt hiện hữu dụng và và nhiệt độ đọng sương của dàn lạnh có mối quan hệ như sau : trong đó: dT, dS - Độ chứa hơi của không khí trong không gian điều hoà và ở trạng thái đọng sương của dàn lạnh, g/kg tT, tS - Nhiệt độ của không khí trong không gian điều hoà và ở trạng thái đọng sương của dàn lạnh, oC 94/291
Bảng 4-4 95/291
96/291
Xác định năng suất lạnh, lưu lượng không khí của dàn lạnh Trước hết để xác định năng suất lạnh, lưu lượng không khí thổi vào dàn lạnh và nhiệt độ thổi vào chúng ta phải có các thông số tính toán ban đầu Các bước xác định Bước 1 : - Xác định RSHF, GSHF và ESHF o - Xác định các điểm N(tN, phiN) , T(tT, phiT), G(24 C, 50%) Bước 2 : - Kẻ đường TS song song với đường G-ESHF cắt phi=100% tại S - Kẻ đường TH song song với đường G-RSHF Bước 3 : - Qua S kẻ đường SC song song với đường G-GSHF cắt TH ở điểm OtrùngV 97/291
Xác định các thông số t, d và I tại điểm C trước khi vào dàn lạnh, điểm V trước khi vào phòng. Bước 4 : Kiểm tra điều kiện vệ sinh của trạng thái không khí thổi vào phòng tV> tT - a + a = 10oC nếu miệng thổi bố trí trên cao + a = 7oC nếu miệng thổi bố trí ở dưới thấp. Nếu điều kiện vệ sinh thoả mãn thì xác định • Lưu lượng gió qua dàn lạnh • Lưu lượng khối lượng G = 0,0012.L; Kg/s - Năng suất lạnh của thiết bị xử lý không khí Qo = G.(IC-IO), kW - Lưu lượng không khí tái tuần hoàn; l/s LT = L - LN LN - Lưu lượng không khí tươi, l/s 98/291
Hình 4-20 Tính toán sơ đồ tuần hoàn 2 cấp Trong trường hợp điều kiện vệ sinh không thỏa mãn thì người ta sử dụng sơ đồ tuần hoàn 2 cấp. Có 2 kiểu tuần hoàn 2 cấp: Sơ đồ 2 cấp điều chỉnh nhiệt độ và sơ đồ 2 cấp điều chỉnh độ ẩm. Sơ đồ điều chỉnh nhiệt độ Trên hình 4-21 biểu diễn sơ đồ nguyên lý thiết bị và sự thay đổi trạng thái của không khí trên đồ thị d-t Theo sơ đồ lượng không khí tái tuần hoàn LT trước khi đến dàn lạnh được tách làm 2 dòng : LT1 đi qua dàn lạnh và LT2 đi vòng qua dàn lạnh. Lượng không khí đi qua dàn lạnh LT1 trước khi vào dàn lạnh được hoà trộn với lượng gió tươi LN 99/291
Hình 4-21 Các điểm nút N, T, S, O và C được xác định giống như sơ đồ 1 cấp. Điểm V có nhiệt độ tV = tT - a. - Lưu lượng gió cấp vào phòng: - Lưu lượng gió LT1 và LT2 được xác định dựa vào hệ phương trình: • Năng suất lạnh Qo của dàn lạnh: • trong đó G1 = 0,012.L1 , Kg/s Sơ đồ điều chỉnh độ ẩm Trên hình 4-22 biểu diễn sơ đồ nguyên lý thiết bị và sự thay đổi trạng thái của không khí trên đồ thị d-t Theo sơ đồ lượng không khí tái tuần hoàn LT được đem hoà trộn với lượng gió tươi LN được trạng thái C và lưu lượng tổng L, được tách thành 2 : L1 đi qua dàn lạnh và L2 đi vòng qua dàn lạnh . Lượng không khí L1 qua dàn lạnh biến đổi đến trạng thái O và hoà trộn với L2 để đạt trạng thái V thoả mãn điều kiện vệ sinh trước khi thổi vào phòng tV=tT-a. 100/291
Hình 4-22 * Xác định lưu lượng gió Để xác định lưu lượng gió trước hết cần phải xác định các điểm nút S, O, C và V tương tự như sơ đồ 1 cấp. Đối với điểm V , nhiệt độ tV phải thoả mãn điều kiện vệ sinh và được chọn tV = tT - a. - Lưu lượng gió cấp vào phòng: - Lưu lượng gió L1 và L2 được xác định dựa vào hệ phương trình: - Năng suất lạnh Qo của dàn lạnh: trong đó G1 = 0,012.L1 , Kg/s * * * 101/291
LỰA CHỌN CÁC HỆ THỐNG ĐIỀU HÒA KHÔNG KHÍ LỰA CHỌN CÁC HỆ THỐNG ĐIỀU HÒA KHÔNG KHÍ CƠ SỞ LỰA CHỌN MÁY ĐIỀU HÒA KHÔNG KHÍ. Việc lựa chọn máy điều hoà được tiến hành theo các bước sau: Chọn hãng máy Thị trường Việt nam hiện nay sử dụng nhiều hãng máy hoà khác nhau. Nổi tiếng hơn cả là các hãng máy Carrier, Trane, York (Mỹ), Daikin, Toshiba, Mitsubishi, Hitachi, National (Nhật), LG (Hàn Quốc) Hiện nay công ty Cổ phần Cơ điện lạnh - TP. Hồ Chí Minh đã sản xuất được các máy điều hoà mang nhãn hiệu Reetech có các đặc tính kỹ thuật không thua kém các hãng nước ngoài. đây là sản phẩm chính hiệu Việt Nam đầu tiên. Mỗi hãng máy nổi trội về một vài chủng loại nhất định, nên việc lựa chọn máy hãng nào còn tuỳ thuộc vào các điều kiện cụ thể của công trình, tình hình tài chính của chủ đầu tư, điều kiện thanh toán, thời gian giao hàng vv Chọn kiểu máy : Căn cứ vào đặc tính cụ thể của công trình, công suất thiết kế, yêu cầu của khách hàng và các yêu cầu đặc biệt khác để lựa chọn kiểu máy phù hợp nhất cho công trình. Để làm tốt điều này cần nắm bắt kỹ các đặc điểm kỹ thuật, ưu nhược điểm của từng kiểu dạng máy điều hòa để từ đó lựa chọn kiểu máy thích hợp nhất cho công trình về tất cả các phương diện. Có các dạng máy điều hoà sau: - Máy điều hoà cục bộ : Cửa sổ, Máy điều hoà 2 mãnh, máy điều hoà ghép và máy điều hoà rời thổi tự do. - Máy điều hoà phân tán : Máy điều hoà VRV, máy điều hoà làm lạnh bằng nước (water chiller). - Máy điều hoà trung tâm : Máy điều hoà dạng tủ cấp gió bằng hệ thống kênh gió. 102/291
Chọn máy Sau khi đã chọn hãng sản xuất, kiểu loại máy , bước cuối cùng là chọn model máy . Việc chọn máy cụ thể được căn cứ vào kết quả thành lập và tính toán sơ đồ điều hoà không khí, trong đó 2 thông số quan trọng nhất làm căn cứ lựa chọn là : - Năng suất gió L thổi vào phòng , kg/s - Năng suất lạnh Qo của thiết bị xử lý không khí , kW - Công suất sưởi QSI và QSII của bộ sấy cấp I và II (nếu cần), kW CÁC HỆ THỐNG ĐIỀU HOÀ HIỆN ĐẠI Hệ thống kiểu cục bộ. Hệ thống điều hòa không khí kiểu cục bộ là hệ thống chỉ điều hòa không khí trong một phạm vi hẹp, thường chỉ là một phòng riêng độc lập hoặc một vài phòng nhỏ. Trên thực tế loại máy điều hòa kiểu này gồm 4 loại phổ biến sau : • Máy điều hòa dạng cửa sổ (Window type) • Máy điều hòa kiểu rời (split type) • Máy điều hòa kiểu ghép (multi-split type). • Máy điều hoà đặt nền thổi tự do (Free blow floor standing split type) Máy điều hòa không khí dạng của sổ (Window Type) Máy điều hòa dạng cửa sổ thường được lắp đặt trên các tường trông giống như các cửa sổ nên được gọi là máy điều hòa không khí dạng cửa sổ. Máy điều hoà dạng cửa sổ là máy điều hoà có công suất nhỏ nằm trong khoảng 7.000->24.000 Btu/h với các model chủ yếu sau 7.000, 9.000, 12.000, 18.000 và 24.000 Btu/h. Tuỳ theo hãng máy mà số model có thể nhiều hay ít. * Cấu tạo : Về cấu tạo máy điều hoà dạng cửa sổ là một tổ máy lạnh được lắp đặt hoàn chỉnh thành một khối chữ nhật tại nhà máy sản xuất, trên đó có đầy đủ dàn nóng, dàn lạnh, máy nén lạnh, hệ thống đường ống ga, hệ thống điện và ga đã được nạp sẵn. Người lắp đặt chỉ việc đấu nối điện là máy có thể hoạt động và sinh lạnh. Trên hình 5-1 là cấu tạo bên trong của một máy điều hoà dạng cửa sổ . Bình thường, dàn lạnh đặt phía bên trong phòng, dàn nóng nằm phía ngoài . Quạt dàn nóng và dàn lạnh 103/291
đồng trục và chung mô tơ. Quạt dàn lạnh thường là quạt dạng ly tâm kiểu lồng sóc cho phép tạo lưu lượng và áp lực gió lớn để có thể thổi gió đi xa. Riêng quạt dàn nóng là kiểu hướng trục Ở giữa máy có vách ngăn nhằm ngăn cách khoang dàn lạnh và khoang dàn nóng. Gió trong phòng được hút vào cửa hút nằm ở giữa phía trước máy và được đưa vào dàn lạnh làm mát và thổi ra cửa thổi gió đặt phía trên hoặc bên cạnh. Cửa thổi gió có các cánh hướng gió có thể chuyển động qua lại nhằm điều chỉnh hướng gió tới các vị trí bất kỳ trong phòng . Không khí giải nhiệt dàn nóng được lấy ở 2 bên hông của máy. Khi quạt hoạt động gió tuần hoàn vào bên trong và được thổi qua dàn nóng và sau đó ra ngoài. Khi lắp đặt máy điều hoà cửa sổ cần lưu ý đảm bảo các cửa lấy gió nhô ra khỏi tường một khoảng nhất định không được che lấp các cửa lấy gió. Hình 5.1 : Cấu tạo máy điều hòa cửa sổ 1- Dàn nóng 4- Quạt dàn lạnh 7- Cửa hút gió lạnh 2- Máy nén 5- Dàn lạnh 8- Cửa thổi gió 3- Môtơ quạt 6- Lưới lọc 9- Tường nhà Phía trước mặt máy có bố trí bộ điều khiển . Bộ điều khiển cho phép điều khiển và chọn các chế độ sau: - Bật tắt máy điều hoà ON-OFF 104/291
- Chọn chế độ làm lạnh và không làm lạnh - Chọn tốc độ của quạt : Nhanh, vừa và chậm - Đặt nhiệt độ phòng. - Ngoài ra trong một số máy còn có thêm các chức năng hẹn giờ, chế độ làm khô, chế độ ngủ vv. Về chủng loại, máy điều hoà cửa sổ có 2 dạng: chỉ làm lạnh (máy 1 chiều) và vừa làm lạnh vừa sưởi ấm (máy 2 chiều). Ở máy 2 chiều nóng lạnh có cụm van đảo chiều cho phép hoán đổi vị trí dàn nóng và dàn lạnh vào các mùa khác nhau trong năm. Mùa hè dàn lạnh trong phòng, dàn nóng bên ngoài, chức năng máy lúc này là làm lạnh. Mùa đông ngược lại dàn nóng ở trong phòng, dàn lạnh bên ngoài phòng, lúc này máy chạy ở chế độ bơm nhiệt, chức năng của máy là sưởi ấm. Máy nén lạnh của máy điều hoà cửa sổ là máy lạnh kiểu kín . Giữa khoang dàn nóng và khoang dàn lạnh có cửa điều chỉnh cấp gió tươi, cho phép điều chỉnh lượng khí tươi cung cấp vào phòng. Khoang đáy của vỏ máy dùng chứa nước ngưng rơi từ dàn lạnh và hướng dốc ra cửa thoát nước ngưng. Hệ thống điện và ống gas được lắp đặt hoàn chỉnh tại nhà máy. Đối với máy điều hoà dạng cửa số thiết bị tiết lưu là chùm các ống mao bằng đồng. * Đặc điểm máy điều hoà cửa sổ : Ưu điểm: - Dễ dàng lắp đặt và sử dụng. - Giá thành tính trung bình cho một đơn vị công suất lạnh thấp - Đối với công sở có nhiều phòng riêng biệt, sử dụng máy điều hoà cửa sổ rất kinh tế , chi phí đầu tư và vận hành đều thấp. Nhược điểm : - Công suất bé, tối đa là 24.000 Btu/h 105/291
- Đối với các toà nhà lớn, khi lắp đặt máy điều hòa dạng cửa sổ thì sẽ phá vỡ kiến trúc và làm giảm vẻ mỹ quan của công trình. - Dàn nóng xả khí nóng ra bên ngoài nên chỉ có thể lắp đặt trên tường ngoài. Đối với các phòng nằm sâu trong công trình thì không thể sử dụng máy điều hoà dạng này, nếu sử dụng cần có ống thoát gió nóng ra ngoài rất phức tạp. Tuyệt đối không nên xả gió nóng ra hành lang vì nếu xả gió nóng ra hành lành sẽ tạo ra độ chênh nhiệt độ rất lớn giữa không khí trong phòng và ngoài hành lang rất nguy hiểm cho người sử dụng. - Kiểu loại không nhiều nên người sử dụng khó khăn lựa chọn. Hầu hết các máy có bề mặt bên trong khá giống nhau nên về mặt mỹ quan người sử dụng không có một sự lựa chọn rộng rãi. * Một số vấn đề cần lưu ý khi sử dụng : - Không để các vật che chắn làm ảnh hưởng tới tuần hoàn gió ở dàn lạnh và dàn nóng. - Khi vừa dừng máy không nên cho chạy lại ngay , mà chờ khoảng 3 phút cho áp lực ga trong hệ thống trở lại cân bằng, rồi mới chạy lại. - Định kỳ vệ sinh phin lọc hút. - Không nên đặt nhiệt độ phòng quá thấp vừa không kinh tế lại không đảm yêu cầu vệ sinh. Dưới đây là bảng thông số kỹ thuật máy điều hoà dạng cửa sổ của hãng LG (Hàn Quốc) sản xuất. 106/291
Bảng 5.1 : Thông số kỹ thuật máy điều hoà cửa sổ , kiểu 1 chiều lạnh, hãng LG Bảng 5.2 : Thông số kỹ thuật máy điều hoà cửa sổ 2 chiều, hãng LG 107/291
Máy điều hòa không khí kiểu rời Để khắc phục nhược điểm của máy điều hoà cửa sổ là không thể lắp đặt cho các phòng nằm sâu trong công trình và sự hạn chế về kiểu mẩu, người ta phát minh ra máy điều hoà kiểu rời, ở đó dàn nóng và dàn lạnh được tách thành 2 khối. Vì vậy máy điều hoà dạng này còn có tên là máy điều hoà kiểu rời hay máy điều hoà 2 mãnh. Máy điều hòa rời gồm 2 cụm dàn nóng và dàn lạnh được bố trí tách rời nhau . Nối liên kết giữa 02 cụm là các ống đồng dẫn gas và dây điện điều khiển. Máy nén thường đặt ở bên trong cụm dàn nóng, điều khiển làm việc của máy từ dàn lạnh thông qua bộ điều khiển có dây hoặc điều khiển từ xa Hình 5.2 : Sơ đồ nguyên lý máy điều hòa rời Máy điều hoà kiểu rời có công suất nhỏ từ 9.000 Btu/h->60.000 Btu/h, bao gồm chủ yếu các model sau : 9.000, 12.000, 18.000, 24.000, 36.000, 48.000 và 60.000 Btu/h. Tuỳ theo từng hãng chế tạo máy mà số model mỗi chủng loại có khác nhau. * Phân loại - Theo chế độ làm việc người ta phân ra thành hai loại máy 1 chiều và máy 2 chiều . - Theo đặc điểm của dàn lạnh có thể chia ra : Máy điều hoà gắn tường, đặt nền, áp trần, dấu trần, cassette, máy điều hoà kiểu vệ tinh. * Sơ đồ nguyên lý Trên hình 5.2 là sơ đồ nguyên lý của máy điều hoà kiểu rời. Theo sơ đồ này hệ thống có các thiết bị chính sau: -dàn lạnh (indoor Unit) được đặt bên trong phòng, là dàn trao đổi nhiệt kiểu ống đồng cánh nhôm. Dàn lạnh có trang bị quạt kiểu ly tâm (lồng sóc). Dàn lạnh có nhiều dạng 108/291
khác nhau cho phép người sử dụng có thể lựa chọn kiểu phù hợp với kết cấu tòa nhà và không gian lắp đặt , cụ thể như sau: - Loại đặt sàn (Floor Standing) : Loại đặt nền có cửa thổi gió đặt phía trên, cửa hút đặt bên hông, phía trước. Loại này thích hợp cho không gian hẹp, nhưng trần cao. - Loại treo tường (Wall mounted) : đây là dạng phổ biến nhất , các dàn lạnh lắp đặt trên tường, có cấu tạo rất đẹp. Máy điều hoà dạng treo tường thích hợp cho phòng cân đối, không khí được thổi ra ở cửa nhỏ phía dưới và hút về ở phía cửa hút nằm ở phía trên. - Loại áp trần (Ceiling suspended) : Loại áp trần được lắp đặt áp sát laphông . Dàn lạnh áp trần thích hợp cho các công trình có trần thấp và rộng. Gió được thổi ra đi sát trần, gió hồi về phía dưới dàn lạnh - Loại cassette : Khi lắp đặt loại máy cassette người ta khoét trần và lắp đặt áp lên bề mặt trần. Toàn bộ dàn lạnh nằm sâu trong trần, chỉ có mặt trước của dàn lạnh là nổi trên bề mặt trần. Mặt trước của máy cassette gồm có cửa hút nằm ở giữa, các cửa thổi nằm ở các bên. Tuỳ theo máy mà có thể có 2, 3 hoặc 4 cửa thổi về các hướng khác nhau. Loại cassette rất thích hợp cho khu vực có trần cao, không gian rộng như các phòng họp, đại sảnh, hội trường - Loại dấu trần (concealed type) : Dàn lạnh kiểu dấu trần được lắp đặt hoàn toàn bên trong la phông. Để dẫn gió xuống phòng và hồi gió trở lại bắt buộc phải có ống cấp, hồi gió và các miệng thổi, miệng hút. Kiểu dấu trần thích hợp cho các văn phòng, công sở, các khu vực có trần giả. - Loại vệ tinh (Ceiling mounted built-in): Ngoài các dạng dàn lạnh phổ biến như trên, một số hãng còn chế tạo loại dàn lạnh kiểu vệ tinh. Dàn lạnh kiểu vệ tinh gồm một dàn chính có bố trí miệng hút, dàn chính được nối với các vệ tinh, đó là các hộp có các cửa thổi gió. Các vệ tinh được nối với dàn chính qua ống nối mềm. Mỗi dàn có từ 2 đến 4 vệ tinh đặt ở các vị trí tuỳ ý. Dưới đây là cách bố trí và lắp đặt các kiểu dàn lạnh phổ biến. 109/291