Bài giảng Tính toán thiết kế hệ thống điều hòa không khí cho trung tâm văn hóa Lạc Hồng

TRƯỜNG ĐẠI HỌC NHA TRANG KHOA CHẾ BIẾN ÑEÀ TAØI: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐIỀU HÒA KHÔNG KHÍ CHO TRUNG TÂM VĂN HÓA LẠC HỒNG Cán bộ hướng dẫn : Ts. Trần Danh Giang Sinh viên thực hiện : Nguyễn Văn Phúc Mã Sinh viên : 45DC297 NỘI DUNG Chương 1. TỔNG QUAN VỀ ĐIỀU HÒA KHÔNG KHÍ Chương 2. CÔNG TRÌNH LẮP ĐẶT HỆ THỐNG ĐIỀU HÒA KHÔNG KHÍ & CHỌN CÁC THÔNG SỐ THIẾT KẾ Chương 3. TÍNH TOÁN CÂN BẰNG NHIỆT ẨM Chương 4. LỰA CHỌN HỆ THỐNG ĐIỀU HÒA KHÔNG KHÍ Chương 5. TÍNH CHỌN MÁY VÀ THIẾT BỊ CỦA HỆ THỐNG ĐIỀU HÒA KHÔNG KHÍ Chương 6. KẾT QUẢ & THẢO LUẬN Chương 1. TỔNG QUAN VỀ ĐIỀU HÒA KHÔNG KHÍ 1.1. Mục đích – ý nghĩa của điều hòa không khí Kỹ thuật điều hòa không khí không chỉ là một công cụ đắc lực phục vụ cho nhu cầu thiết yếu cuộc sống của con người mà nó còn có mặt trong mọi lĩnh vực kinh tế. Nó đóng một phần không nhỏ vào việc nâng cao chất lựơng cuộc sống của con người, nâng cao năng suất lao động, chất lượng sản phẩm. Các ứng dụng của điều hòa không khí: Điều hòa tiện nghi: công sở, nhà hàng, khách sạn, nhà ở… Điều hòa công nghệ cho các nhà máy: nhà máy in, dệt, thuốc lá, các xưởng chế tạo cơ khí … 1.2. Giới thiệu một số hệ thống điều hòa không khí 1.2.1. Hệ thống điều hòa cục bộ a. Máy điều hòa cửa sổ b. Máy điều hòa tách 1.2.2. Hệ thống điều hòa tổ hợp gọn a. Máy điều hòa nguyên cụm b. Máy điều hòa V RV c. Hệ thống điều hòa trung tâm nước 2.1. Giới thiệu về công trình lắp đặt hệ thống điều hòa không khí “Trung tâm Văn hóa Lạc Hồng” là một tòa nhà lớn với kiến trúc hiện đại bao gồm 8 tầng (kể cả tầng hầm và tầng mái), cao trên 32 m, được xây dựng trên khuân viên rộng khoảng 2000 m2. Trong đó diện tích xây dựng khoảng 1100 m2 với chiều cao 5m mỗi tầng, tọa lạc tại địa chỉ: 91B2, đường Phạm Văn Hai, phường 3, quận Tân bình, TP. Hồ Chí Minh. Tòa nhà có 2 mặt tiền, hướng Đông quay ra đường Phạm Văn Hai, hướng Bắc quay ra hẻm dân cư rộng 6m. Công trình hoàn thành sẽ là một địa điểm kinh doanh buôn bán, vui chơi giải trí của nhân dân trong phường. Chương 2. CÔNG TRÌNH LẮP ĐẶT HỆ THỐNG ĐIỀU HÒA KHÔNG KHÍ & CHỌN CÁC THÔNG SỐ THIẾT KẾ 2.2. Chọn các thông số thiết kế 2.2.1. Chọn thông số thiết kế trong nhà Do đặc điểm địa lí, khí hậu của TP. Hồ Chí Minh không có mùa đông nên đồ án chỉ tính toán thiết kế hệ thống điều hòa không khí để làm lạnh cho mùa hè. 2.2.2. Chọn thông số thiết kế ngoài nhà Chọn thông số thiết kế ngoài nhà theo điều hòa cấp III, tiêu chuẩn Việt nam TCVN5687-1992: Chương 3. TÍNH TOÁN CÂN BẰNG NHIỆT ẨM 3.1. Tính nhiệt hiện thừa và nhiệt ẩn thừa Có rất nhiều phương pháp tính cân bằng nhiệt ẩm khác nhau để xác định năng suất lạnh yêu cầu của hệ thống, tuy nhiên hiện nay phương pháp Carrier đang được sử dụng rộng dãi nhất bởi tính chi tiết, khoa học và dễ hiểu của nó. Chính bởi vậy mà đồ án sử dụng phương pháp này để tính toán. Theo Carrier các nguồn nhiệt hiện thừa và nhiệt ẩn thừa được tính toán theo sơ đồ dưới đây: 3.1.1. Nhiệt bức xạ qua kính Q11 Q11= nt . Q’11 3.1.2. Nhiệt hiện truyền qua mái bằng bức xạ do Q21 Q21 = k.F. 3.1.3. Nhiệt hiện truyền qua vách Q22 Q22 = ∑Qi = ki.Fi.∆t = Q22t + Q22c + Q22k a. Nhiệt truyền tường, Q22t b. Nhiệt truyền qua kính cửa sổ, Q22k c . Nhiệt truyền qua cửa ra vào, Q22c 3.1.4. Nhiệt hiện truyền qua nền Q23 Q23 = k.F. 3.1.5. Nhiệt hiện tỏa do đèn chiếu sáng Q31 Q31 = nt.nd.Q 3.1.6. Nhiệt hiện tỏa ra do máy móc, Q32 Q32 = N/η , W 3.1.7. Nhiệt hiện và ẩn do người toả ra, Q4 a. Nhiệt hiện do người toả ra Q4h Q4h = n.nt.nđ qh ,W b. Nhiệt ẩn do người tỏa ra, Q4â Q4â = n.qâ ,W 3.1.8. Nhiệt hiện và ẩn do gió tươi mang vào Qhn và Qân QhN = 1,2.n.l(tN – tT), W QâN = 3,0.n.l(dN – dT), W 3.1.9. Nhiệt hiện và ẩn do gió lọt Q5h và Q5â Q5h = 0,39..V.(tN – tT), W Q5â = 0,84..V(dN – dT), W 3.1.10. Các nguồn nhiệt khác, Q6 3.1.11. Xác định phụ tải lạnh, Qo Qo = ∑Qht + ∑Qât Bảng tổng kết tải nhiệt của tòa nhà 3.2. Thành lập và tính toán sơ đồ điều hòa không khí 3.2.1. Thành lập sơ đồ điều hòa không khí Một số sơ đồ tuần hoàn không khí: - Sơ đồ thẳng. - Sơ đồ tuần hoàn không khí 1 cấp. - Sơ đồ tuần hoàn không khí 2 cấp. - Sơ đồ có phun ẩm bổ sung . Qua phân tích đặc điểm của công trình: “Trung tâm Văn hóa Lạc Hồng” em thấy “sơ đồ tuần hoàn không khí 1 cấp” là phù hợp nhất. Nó vừa đảm yêu cầu kỹ thuật vừa đảm bảo tính kinh tế cho công trình. Chính vì vậy mà em chọn sơ đồ này để tính toán thiết kế hệ thống điều hòa không khí cho công trình. 3.2.2. Sơ đồ tuần hoàn không khí 1 cấp 1. Cửa lấy gió tươi 5. Quạt hút gió 9. Miệng hút 2. Miệng gío hồi 6. Kênh dẫn gió 10. Lọc bụi 3. Buồng hòa trộn 7. Miệng thổi 11. Quạt hút gió 4. TB Xử lí không khí 8. Phòng điều hòa 12. Miệng hút gió thải 3.2.3. Tính toán sơ đồ điều hòa không khí a. Điểm gốc G và hệ số nhiệt hiện SHF(h) Điểm gốc G (t = 24 0C,  = 50%) được xác định trên ẩm đồ Thang chia hệ số nhiệt hiện h đặt ở bên phải ẩm đồ. b. Hệ số nhiệt hiện phòng RSHF, c. Hệ số nhiệt hiện tổng GSHF, d. Hệ số đi vòng BYPASS, (Hoặc chọn theo kinh nghiệm) e. Hệ số nhiệt hiệu dụng ESHF, Biểu diễn các quá trình trên ẩm đồ Bảng tổng kết các hệ số và điểm nút trên ẩm đồ Chương 4. LỰA CHỌN HỆ THỐNG ĐIỀU HÒA KHÔNG KHÍ Sau khi đã phân tích kỹ lưỡng các hệ thống điều hòa không khí thông dụng nhất hiện nay (như đã trình bày trong mục 1.3), kết hợp với tìm hiểu các yêu cầu của công trình cũng như yêu cầu của chủ đầu tư em quyết định chọn “Hệ thống điều hòa trung tâm VRV” để thiết kế cho công trình “Trung tâm Văn hóa Lạc Hồng” vì nó đảm bảo đầy đủ các yêu cầu về mặt: kỹ thuật, mĩ thuật, môi trường, sự tiện dụng về vận hành bảo dưỡng sửa chữa, độ an toàn, độ tin cậy, tuổi thọ và tính hiệu quả kinh tế lâu dài. Ví dụ bố trí thiết kế hệ thống VRV Chương 5. TÍNH CHỌN MÁY THIẾT BỊ CỦA HỆ THỐNG ĐIỀU HÒA KHÔNG KHÍ Hệ thống VRV cơ bản gồm các máy và thiết bị chính sau: - Cụm dàn lạnh. - Cụm dàn nóng. - Hệ thống đường ống dẫn gas và bộ chia gas (REFNET). - Hệ thống phân phối gió. - Hệ thống đường ống dẫn nước ngưng. - Hệ thống cung cấp điện, điều khiển và báo hiệu sự cố… 5.1. Chọn máy móc chính của hệ thống 5.1.1. Chọn cụm dàn lạnh Khi chọn dàn lạnh cần đảm bảo được: - Năng suất lạnh yêu cầu của dàn lạnh:(Qott>Qoyc). - Năng suất gió yêu cầu của dàn lạnh:(Ltt>Lyc). Chọn dàn lạnh “FDURA âm trần – loại ống gió nằm ngang” của hãng Mitsubishi để thiết kế cho công trình. Danh sách dàn lạnh lắp đặt của tòa nhà: 5.1.2. Chọn cụm dàn nóng Sau khi chọn được dàn lạnh ta tiến hành chọn cụm dàn nóng sao cho phù hợp nhất đáp ứng được cả về mặt kỹ thuật, tính kinh tế và tính thẩm mỹ cao. Theo Catalogue “Hệ thống điều hòa không khí biến tần VRF – KX4” của hãng Mitsubishi, ta chọn “Dàn nóng liên kết KX4- 2 đường ống” để thiết kế cho công trình Danh sách dàn nóng lắp đặt cho tòa nhà: 5.2. Hệ thống đường ống Gas Loại ống sử dụng là ống đồng được sử dụng trong ngành lạnh (đó là các cuộn ống mềm hoặc ống thẳng có độ cứng trung bình), chịu được nhiệt độ thấp và áp lực làm việc cao. Tùy theo mỗi Model dàn nóng, dàn lạnh mà ta sẽ có được đường kính cụ thể của các đoạn đường ống liên kết giữa các máy được cho trong Catologue của hãng. Sử dụng hệ thống ống REFNET để nối ống, cho phép giảm công việc nối ống và làm tăng độ tin cậy của hệ thống. 5.3. Hệ thống đường nước ngưng Đường ống dẫn nước ngưng làm nhiệm vụ thu gom, vận chuyển và thải nước ngưng tại các dàn lạnh ra ngoài đảm bảo cho nước ngưng không bị ứ đọng lại các dàn lạnh có thể rớt ra không gian điều hòa làm ảnh hưởng đến chất lượng công trình. Ống dẫn nước ngưng là các ống nhựa PVC và các phụ kiện cũng bằng PVC nên dễ dàng thi công và lắp đặt. 5.4. Hệ thống vận chuyển và phân phối gió Hệ thống vận chuyển và phân phối gió bao gồm: hệ thống đường ống gió, các quạt, các miệng gió, các van và một số phụ kiện khác. Ta sử dụng phương pháp “Ma sát đồng đều” để tính toán thiết kế đường ống gió. Đặc điểm, trình tự công việc tính toán thiết kế khi sử dụng phương pháp “ Ma sát đồng đều” như sau: - Xác định tốc độ khởi đầu, tiết diện, kích cỡ và tổn thất áp suất của đoạn ống đầu tiên từ quạt đến chỗ rẽ nhánh thứ nhất. - Xác định kích thước của từng đoạn ống còn lại dựa vào phần trăm lưu lựơng gió đi qua nó so với tổng lưu lượng gió. - Xác định tổng chiều dài tương đương với mạng đường ống gió có trở kháng thủy lực lớn nhất. - Xác định áp suất tĩnh tổng cần thiết để kiểm tra cột áp của quạt. Kết quả tính toán thể hiện chi tiết trong bản vẽ thi công. 5.5. Hệ thông cung cấp điện Đấu nối dây điện: Nguồn điện dùng để cấp cho cụm dàn nóng và cụm dàn lạnh là 2 nguồn riêng biệt: - Nguồn cấp cho cụm dàn nóng là nguồn 3 phase 380 V, 50 Hz. - Nguồn cấp cho cụm dàn lạnh là nguồn 1 phase 220-240V, 50Hz. Do vậy chỉ có dây điều khiển được kết nối từ cụm dàn nóng đến cụm dàn lạnh. Sơ đồ đấu điện Hệ thống điều khiển: Sử dụng Bộ điều khiển trung tâm SC-SLA2A-ER kết nối với mạng Superlink, hiển thị trên màn hình tinh thể lỏng. Hệ thống có thể: - Kiểm tra, điều khiển, Start/Stop 16 dàn hoặc 16 nhóm dàn với 16 công tắc vận hành. - Kiểm tra, điều khiển từng nhóm dàn hoặc toàn bộ mạng về: phương thức vận hành, nhiệt độ cài đặt, vị trí cánh hướng dòng, mã lỗi. - Start/Stop tập thể dàn có thể thực hiện bằng on/off cùng một lúc. - Nếu có sự cố về điện SLA2A sẽ phục hồi sự vận hành của hệ thống theo điều kiện vận hành đã được lưu trữ khi có điện lại. - Có thể kết nối với bộ định thời bên ngoài để tạo chu kỳ on/off. - Có thể kết nối với bất cứ điểm nào trên mạng Superlink tại các dàn lạnh, cũng như ở các dàn nóng. 5.6. Sơ đồ hệ thống 5.7. Lắp đặt hệ thống điều hòa không khí Lắp đặt hệ thống điện Lắp đặt dàn nóng, dàn lạnh Lắp đặt hệ thống đường ống dẫn không khí Lắp đặt hệ thống đường ống thải nước ngưng Công việc thực hiện lắp đặt tiến hành theo quy trình sau: Chương 6. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN Trên đây em đã đưa ra phương án tính toán thiết kế hệ thống điều hòa không khí cho tòa nhà “Trung tâm Văn hóa Lạc Hồng”. Kết quả đã đạt được một số nội dung sau: 6.1. Đặc điểm của Hệ thống thiết kế được Đảm bảo yêu cầu cả về mặt kỹ thuật, tính thực thi và tuổi thọ cao. 6.2. Tính sơ bộ về giá thành Tổng giá thành của hệ thống điều hòa trên được tính toán sơ bộ là: T = 3.155.800.000 VNĐ . 6.3. Kết luận _ đề xuất ý kiến Hệ thông điều hòa đang thi công thực tế tại tòa nhà không được trang bị hệ thống cấp gió tươi và hút gió thải, việc thông gió này hoàn toàn dựa vào thông gió tự nhiên (nhờ gió lọt qua cửa và kết cấu bao che). Với thiết kế này tuy là tiết kiệm được chi phí đầu tư và công việc thi công lắp đặt tuy nhiên nó sẽ gây tổn thất nhiệt không ít đặc biệt là khả năng đáp ứng nhu cầu tiện nghi của con ngươi bên trong không gian điều hòa là chưa đạt tối ưu. Vì vậy trong đồ án này em đã tính toán và thiết kế hệ thống máy mới, hệ thống đường dẫn gió lạnh, hệ thống đường cấp gió tươi, hút gió thải cho tòa nhà để chất lượng không khí trong không gian điều hòa tốt hơn tạo cảm giác thỏa mái cho người bên trong không gian điều hòa. Ở tòa nhà này, nếu chủ đầu tư yêu cầu thì em cho rằng nên trang bị thêm hệ thống tạo áp cầu thang để phòng khi có sự cố về hỏa hoạn xảy ra. Ngoài ra với các không gian hành lang, cầu thang ta cũng nên trang bị hệ thống điều hòa cho nó để phục vụ một cách tốt nhất cho yêu cầu tiện nghi của con người. Với các cửa ra vào ở tầng trệt ta có thể trang bị thêm các “quạt chắn nhiệt” để ngăn không cho dòng không khí nóng từ môi trường bên ngoài tràn vào trong tòa nhà. Tuy nhiên kiến thức thực tế còn chưa nhiều nên còn có những vấn đề mà tôi chưa đi sâu được. Đồ án của em xin được dừng tại đây. XIN CHÂN THÀNH CẢM ƠN SỰ THEO DÕI CỦA QUÝ THẦY CÔ VÀ CÁC B ẠN !