Đề tài Thiết kế hệ thống điều hòa không khí cho khu văn phòng dùng máy điều hòa dạng tủ

59 W/m2 0C m – hệ màu mái tường, ta chọn tường màu trung bình lấy m = 0,87 Δt = tTĐ – tT độ chênh nhiệt độ tương đương tT nhiệt độ trong phòng , tT = 240C ttd= tN+ , K Với - hệ số hấp thụ của mái , ta chọn tôn quét sơn màu xanh da trời có = 0,64 = 20 W/m2 0K – Hệ số tỏa nhiệt đối lưu của không khí bên ngoài Rxn= 591 – Nhiệt bức xạ qua mái , W/m2 tN = 26 0C tTĐ = 26 + = 26 + 18.91 = 44.91 OC Vậy: t = 44.91 – 24 = 20.91 0C Q62=1.59*536*0,87*20.91 = 15504 W = 15.504 [kW ] Nhiệt bức xạ mặt trời: Q6 = Q61 + Q62 = 5.617 + 15.504 = 21.121 [ kW] 2.1.7/ 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 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. Q7 = L7 * (IN - IT) = L7 * CP(tN - tt) + L7*ro(dN - dT) Tuy nhiên do lưu lượng không khí rò rỉ 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 Vì vậy trong các trường hợp này có thể xác định theo kinh nghiệm : Q7h = 0,335(tN-tt)*V*, W Q7W =0,84(dN-dT) *V*, W Trong đó: V – Thể tích phòng , V = 40*26*4.5 = 4680 m3 dN , dT – dung ẩm của không khí tính toán trong nhà và ngoài trời Tra đồ thị I-d ứng với các giá trị nhiệt độ và độ ẩm ta được: tN = 26 °C ,jN = 89%, dN = 19.5 g/kg không khí khô tT = 24 °C ,jT = 50%, dT = 9.3 g/kg không khí khô tN , tT – Nhiệt độ tính toán trong nhà và ngoài trời tN = 26 0C tT = 240 C - Hệ số kinh nghiệm , với V = 4680 m3 > 3000 m3 Tra theo bảng 3.10 Tài Liệu 1 ta có = 0.35 Ta có : Q7h = 0.335(26 – 24)*4680*0.35 = 1097 W = 1.097 kW Q7W = 0.84(19.5 – 9.3)*4680*0.35 = 14034 W = 14.034 kW Tổng lượng nhiệt do rò rỉ không khí: Q7 = Q7h + Q7W Q7 = Q7h + Q7W =1.097 + 14.034 = 15.131 kW 2.1.8/ Nhiệt truyền qua kết cấu bao che Q8: Người ta chia ra làm 2 loại tổn thất: Nhiệt tổn thất do truyền qua trần, mái, tường : Q81 Nhiệt tổn thất do truyền qua nền: Q82 Tổng tổn thất truyền nhiệt: Q8 = Q81+Q82 2.1.8.1/ Nhiệt truyền qua tường và trần: Q81 Nhiệt lượng truyền qua kết cấu bao che được tính theo công thức sau: Q81 = k*F*t k- Hệ số truyền nhiệt của kết cấu bao che, W/m2 0C F – diện tích tường bao che , m2 Ftường = Fbc - Fk = 180 – 54 = 126 m2 Fmái = 1073 m2 t – độ chênh nhiệt độ tính toán , 0C Xác định độ chênh nhiệt độ tính toán: Ta chỉ xác định cho mùa hè: t = (tN-tT) Trong đó là hệ số tính đến vị trí của kết cấu bao che Đối với tường bao trực tiếp tiếp xúc với môi trường không khí bên ngoài nên = 1 t = 26 – 24 = 2 0C ok Đối với trần có mái với kết cấu kín ta chọn = 0.8 t = 0.8*(26 – 24) = 1.6 0C Xác định hệ số truyền nhiệt qua tường và trần: K = Trong đó: - -Hệ số tỏa nhiệt bề mặt bên trong của kết cấu bao che ,W/m2 0C -- Hệ số tỏa nhiệt bên ngoài của kết cấu bao che ,W/m2 0C --chiều dày của lớp thứ i,m --Hệ số dẫn nhiệt của lớp thứ i , W/m0C Tường của công trình được xây dựng với kết cấu gồm 3 lớp: lớp vữa, lớp bê tông gạch vỡ, lớp vữa. Đối với tường bao: Tra bảng 3.12 tài liệu 1 Với bề mặt tường nhẵn ta chọn = 11,6 W/m2 0C Tường tiếp xúc trực tiếp với không khí bên ngoài ta chọn = 23,3 W/m2 0C Tra bảng 3-15 tài liệu 1 Với vữa xi măng và vữa trát xi măng ta chọn 1 = 3 = 0.93W/m0C Với bê tông gạch vỡ ta chọn 2 = 0.872 W/m0C 1 = 3 = 0.01 m 2 = 0.2 m ; ktường = = 2.6 W/m2 0 C + Đối với trần: K – hệ số truyền nhiệt qua mái , ta bố trí mái tôn có trần gỗ. Theo bảng 3-4 tài liệu 2 ta có k = 1.59 W/m2 0C Vậy nhiệt truyền qua tường là: Qt81 = 2.6*126*8.5 = 2785 W = 2.78 [ kW] Nhiệt truyền qua trần: Qtr81 = 1.59*1073*6.8 = 11601 W = 11.6 [ kW] Nhiệt truyền qua tường và trần là : Q81 = Qt 81 + Qtr81 = 2.78 + 11.6 = 14.38 [kW] 2.1.6.2/ Nhiệt truyền qua nền: Để tính nhiệt truyền qua nền đất người ta chia nền thành 4 dải, mỗi dải có bề rộng là 2m. 2m 2m b D·y 4 D·y 3 D·y 2 D·y 1 Theo cách chia này ta có các dải từ ngoài vào: I÷IV Dãi I : k1 = 0,5 W/m2 0C ; F1 = 4*(a + b) = 4*(26 + 40) = 264 m2 Dãi II: k2 = 0,2 W/m2 0C ; F2 = 4*(a + b) - 48 = 264 – 48 = 216 m2 Dãi III: k3 = 0,1 W/m2 0C ; F3 = 4*(a + b) - 80 = 216 – 80 = 136 m2 Dãi IV: k4 = 0,07 W/m2 0C ; F4 = (a - 12)*( b - 12) = ( 26 – 12)*(40 – 12) = 392 m2 Tổn thất nhiệt qua nền do truyền nhiệt: Q82= (k1F1+k2F2+k3F3+k4F4)(tN-tT) = (0,5*264+0,2*216 +0,1*136+0,07*392)*(26 – 24) =414.48W Q82= 0.414 kW Như vậy tổng tổn thất nhiệt do truyền nhiệt: Q8 = Q81 + Q82 = 14.38 + 0.414 = 14.794 kW 2.1.9/ Tổng lượng nhiệt thừa: QT = Nhiệt thừa QT được sử dụng để xác định năng suất lạnh của bộ xửa lý không khí. Nhưng nhiệt thừa QT không phải là năng suất lạnh của bộ xửa lý không khí. QT = Q hf + Qwf Tổng nhiệt hiện của tòa nhà: Q hf Q hf = Q1 + Q2 + Q3h + Q4h + Q5 + Q6 + Q7h + Q8 = 15 + 13.44 + 15.68 + 0 + 0 + 15.504 + 1.097 + 14.794 = 75.515 kW Tổng nhiệt ẩn của tòa nhà : Qwf Qwf = Q3w + Q7w =13.44 + 14.034 = 27.474 kW Vậy QT = 75.515 + 27.474 = 102.989 kW 2.2/ Xác định lượng ẩm thừa WT : 2.2.1/ Lượng ẩm do người tỏa ra W1: Lượng ẩm do người tỏa ra được tính theo công thức: W1 = n*gn , kg/s Trong đó: n = 224 – số người trong phòng theo nhiệm vụ thiết kế gn = 105 g/giờ lượng ẩm do 1 người tỏa ra trong 1 đơn vị thời gian được xác định theo bảng 3-16 tài liệu 1 W1 = 224*0.105= 23.52 kg/h Vậy WT = W1 = 23.52 kg/h 2.3 Tính kiểm tra đọng sương: Như đã biết, khi nhiệt độ vách tW thấp hơn nhiệt độ đọng sương của không khí tiếp xúc với nó sẽ xảy ra hiện tượng đọng sương trên vách đó. Tuy nhiên do xác định nhiệt độ vách khó nên 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 bên trong. Khi đó tTW>tT>tTs , như vậy vách trong không xảy ra hiện tượng đọng sương. Gọi tNs là nhiệt độ đọng sương vách ngoài, ta có điều kiện đọng sương: tNs>tNW Theo phương trình truyền nhiệt ta có: k(tN-tT) = N(tN-tNW) hay: k= Khi giảm tNw thì k tăng, khi giảm tới tNs thì trên tường có hiện tượng đọng sương. Khi đó ta có được giá trị kmax : kmax= Trong các công thức trên: - N ; T : hệ số truyền nhiệt vách ngoài và vách trong , W/m2 0C tN , tT :nhiệt độ vách ngoài và vách trong, 0C tNs , tTs :nhiệt độ đọng sương tính theo nhiệt độ , độ ẩm bên ngoài và bên trong, 0C Mùa hè: Ta có: tN = 26 OC tT = 24 0C jN = 89% Với tN = 26OC & jN = 89% tra đồ thị I-d ta được tNs = 24.5 0C ` Kiểm tra đọng sương: Đối với tường: N = 23,3 W/m2 0C kmax==17.47[W/ m2 0C] >ktường=2.6[W/ m2 0C] Đối với mái: N = 20 W/m2 0C kmax== 15[W/ m2 0C] >kmái =1.59[W/ m2 0C ] vào mủa hè không có hiện tượng đọng sương ở vách và mái của tòa nhà. Chương 3: Thành lập và tính toán các sơ đồ điều hòa không khí 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 xử lý và năng suất lạnh của nó để đạt được trạng thái không khí cần thiết trước khi cho thổi vào phòng. Sơ đồ điều hòa không khí được lập trên cơ sở : - điều kiện khí hậu địa phương nơi lắp đặt công trình: : tN ,N - yêu cầu về tiện nghi hoặc công nghệ: tT , T - các kết quả tính cân bằng nhiệt , cân bằng ẩm: QT , WT -thỏa mãn điệu kiện vệ sinh, an toàn. 1. Nhiệt độ không khí trước khi thổi vào phòng không quá thấp so với nhiệt độ trong phòng nhằm tránh gây cảm lạnh cho người sử dụng, cụ thể: tv tT - a Đối với hệ thống điều hòa không khí thổi từ trên xuống : a = 10 0C Đối với hệ thống điều hòa không khí thổi từ dưới lên: a = 7 0C Nếu điều kiện vệ sinh không thỏa mãn thì phải tiến hành sấy nóng không khí đến nhiệt độ tv = tT – a thỏa mãn điều kiện vệ sinh rồi cho thổi vào phòng. 2. Lượng gió tươi cấp vào phòng phải đảm bảo đủ cho mọi người trong phòng: LN = n*mk = n**Vk , kg/s Trong đó: n – số người trong phòng , người mk – khối lượng gió tươi cần thiết cung cấp cho 1 người trong 1 đơn vị thời gian, kg/s.người; Vk – lượng không khí tươi cần cung cấp cho 1 người trong 1 đơn vị thời gian, tra theo bảng 2-7 tài liệu 1 ta được Vk = 25 m3/h - khối lượng riêng của không khí , = 1,2 kg/m3 Vậy: LN = n*mk = n**Vk = 224*1.2*25 = 6720 kg/h 3.1/ Lựa chọn sơ đồ điều hòa không khí Việc thành lập và tính toán sơ đồ điều hòa không khí được tính toán cho mùa hè và mùa đông. Tuy nhiên do tính chất khí hậu ở Việt Nam nên ta chỉ chọn cho mùa hè. Có nhiều loại sơ đồ điều hòa không khí như sơ đồ thẳng , sơ đồ tuần hoàn không khí 1 cấp , sơ đồ tuần hoàn không khí 2 cấp Tuy nhiên do tính chất thiết kế cho công trình là khu văn phòng nên ta chọn loại sơ đồ tuần hoàn không khí 1 cấp . Sơ đồ tuàn hoàn không khí 1 cấp có tận dụng nhiệt của không khí tái tuần hoàn nên năng suất lạnh và năng suất làm khô giảm. 3.2/ Thanh lập và tính toán sơ đồ điều hòa không khí: 1/ Sơ đồ : 2/ Nguyên lý hoạt động: Không khí bên ngoài trời với lưu lượng LN và trạng thái N (tN,N) được lấy qua cửa gió có van điều chỉnh 1 vào buồng 3 hòa trộn với không khí hồi có lưu lượng LT1 và trạng thái T(tT,T) để đạt một trạng thái C1 nào đó. Hỗn hợp hòa trộn C1 sẽ được đưa đến thiết bị xử lý 4 và được xử lý đến trạng thái O và được quạt 5 vận chuyển theo kênh gió 6 và phòng 8. Không khí sau khi ra khỏi miệng thổi 7 có trạng thái V vào phòng nhận nhiệt thừa QT và WT ẩm thừa rồi tự thay đổi trạng thái từ V đến T(tT, T). Sau đó 1 phần không khí được thải ra ngoài và 1 phần lớn được quạt hồi gió 11 hút về qua miệng hút 9 theo kênh 10 3/ Xác định các điểm nút trên I-d: T rạng thái C là trạng thái hòa trộn của dòng khí tươi có lưu lượng LN và trạng thái N(tN, N)với dòng khí tái tuần hoàn với lưu lượng LT và trạng thái T(tT, T) 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 e = eT =. Điểm O trùng với điểm V có o = 95% Từ phân tích trên ta có cách xác định các điểm nút như sau: Xác định các điểm N, T theo các thông số tính toán ban đầu Xác định điểm hòa trộn C theo tỷ lệ hòa trộn Ta có: == Trong đó: LN – lưu lượng gió tươi cần cung cấp 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 điểm V trùng với điểm O là giao nhau của đường e = eT = đi qua điểm T với đường o = 95% . Nối CO ta có quá trình xử lý không khí Xác định các thông số tại các điểm trên đồ thị I-d: + Điểm N : tN = 26 °C, jN = 89% ,dN = 19.5 g/kg K.K , IN = 75.366 Kj/kgK.K. + Điểm T : tT = 24 °C, jT = 50 % ,dT = 9.5 g/kg K.K , IT = 47.732 Kj/kg K.K. + Điểm OLV : tV = 14 °C , jV = 95% , dV = 9.8 g/kg K.K , IV = 38.53 kj/kgK.K . + Điểm C theo tỷ lệ hòa trộn: == Năng suất gió: L = = = 11,182 kg/s . Lượng không khí bổ sung : LN = n.r.VK = 1.867 kg/s. Ta thấy LN > 10%L nên chọn LN =1,867 kg/s . Lưu lượng gió hồi : LT = L – LN = 11.182 – 1,867 = 9.315 kg/s . Điểm C là điểm hòa trộn của 2 quá trình N và T nên ta có : ( Công thức (1- 15) TL1) ® IC = 52.346 kj/kg K.K . ® dC =11,17 g/kg K.K . Ta xác định được điểm C trên đồ thị. tC = 25°C . jN = 55 % . Nếu nhiệt độ điểm O không phù hợp với điều kiện vệ sinh thì phải tiến hành sấy không khí đến điểm V thỏa mãn điều kiện vệ sinh , tức t = tT – a. Khi đó các điểm V và O xác định như sau: Từ T kẻ đường e = eT = cắt t = tT – a tại V. Từ V kẻ đường thẳng đứng cắt jo = 95 % tại O; Các điểm còn lại vẫn giữ nguyên vị trí. 4/ Các thiết bị chính : Để thực hiện sơ đồ điều hòa không khí 2 cấp ta cần có các thiết bị chính sau đây: quạt cấp gió, quạt hồi gió, thiết bị xử lý không khí ,thiết bị sấy cấp II, hệ thống kênh cấp gió , kênh hồi gió và các miệng hút, miệng thổi. 5/ Xác định năng suất thiết bị: Năng suất lạnh của thiết bị xử lý: Q0= L*( IC - IO ) Với : L = 11.182 kg/s IC = 52.346 kj/kg K.K IO = 38.53 kj/kg kkk Ta có : Q0 = 11.182 * (52.346 – 38.53) = 154.49 kW Năng suất làm khô của thiết bị W0 = L * (dC - dO) Với : dC =11,17 g/kg K.K dO = 9.8 g/kg kkk Ta có : W0 = = 0.234 kg/s 3.3/ Bảng kết quả tính toán: STT Tên đại lượng Ký hiệu Đơn vị Giá trị 1 Lưu lượng gió cấp vào phòng L kg/s 11.182 2 Lưu lượng gió tươi bổ sung LN kg/s 1.867 3 Lưu lượng gió hồi vào buồng hoà trộn 3 LT kg/s 9.315 4 Năng suất làm lạnh của thiết bị xử lý Q0 kW 154.49 5 Năng suất làm khô của thiết bị W0 kg/s 0.234 Chương 4: Chọn máy và thiết bị điều hòa không khí 4.1/ Tính chọn máy điều hòa: 1/ Cơ sở lựa chọn máy điều hòa không khí: Việc lựa chọn máy điều hòa được tiến hành theo các bước sau: Chọn hãng máy Thị trường Việt Nam hiện nay sử dụng rất nhiều hãng máy điều hòa khác nhau. Nổi tiếng hơn cả là các hãng máy Carrier, Trane, Daikin, Toshiba Mỗi hãng máy nổi trội về một vài chủng loại nhất định, nên việc lựa chọn máy hãng nào còn tùy thuộc vào điều kiện cụ thể của công trình, tình hình tài chính của chủ đầu tư , điều kiện thanh toán, thời gian giao hàng 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 hòa không khí, trong đó 2 thông số quan trọng nhất làm căn cứ chọn là: Năng suất gió L thổi vào phòng , kg/s Năng suất lạnh của thiết bị xử lý không khí , kW 2/ Tính chọn máy: Với năng suất lạnh yêu cầu của không gian điều hòa QO = 154.49 kW . Lưu lượng gió cấp vào phòng là L = 11.182 kg/s = 9.318 m/s = 9318l/s Dựa vào bảng 5.14 trang 150 tài liệu 1 ta chọn 3 máy điều hòa dạng tủ 50BP mã hiệu 200 của hảng Carrier với các thông số kỹ thuật như sau: Công suất lạnh: 58.8 kW Dòng điện động cơ: 2*18.5A Dòng điện động cơ quạt: 7.7A Tải trọng động: 634kg Môi chất : R22 Máy nén pittong kín Bình ngưng ống chùm số lượng 2 Quạt dàn lạnh dạng ly tâm Lưu lượng gió max: 3600 l/s Lưu lượng gió min: 2200 l/s Tốc độ quạt: 1000vg/ph 4.2/ Tính chọn tháp giải nhiệt: Trong hệ thống điều hòa không khí giải nhiệt bằng nước bắt buộc phải sử dụng tháp giải nhiệt. Tháp giải nhiệt được sử dụng để giải nhiệt nước làm mát giàn ngưng trong máy điều hòa. Việc tính toán tháp giải nhiệt rất phức tạp , nên thường chọn theo cataloque của máy. Theo phương pháp chọn tháp của hãng RINKIN ( Hồng Kông ) , khi ta biết được năng suất lạnh của hệ thống QO thì ta có thể xác định được năng suất giải nhiệt của tháp là QK = 1.3*QO Vậy ta có được năng suất giải nhiệt của tháp: QK = 1.3*QO = 1.3*154.49= 200.837 kW =47.967kcal/s Ta lại có: QK = G. Cn. tn Trong đó: G – lưu lượng nước của tháp, kg/s Cn - nhiệt fung riêng của nước: Cn = 1 kcal/kg.độ ; tn – độ chênh lệch nhiệt độ nước vào ra tháp tn = 4 0C. Vậy: G = QK / Cn. tn = 47.967/4 = 12 kg/s = 12 l/s Dựa vào bảng 7.13 trang 247 tài liệu 1 ta chọn 3 tháp giải nhiệt của hãng RINKIN loại FRK