Đề tài Thiết kế hệ thống điều hoà không khí cho toà nhà siêu thị – 12 Tràng Thi

g gỗ hoặc kim loại Diện tích tường xây gồm 3 lớp, trong đó có 2 lớp vữa dày 30 mm với l=0,6 W/mK và 1 lớp gạch dầy 220 mm với l = 0,7W/mK - Tường thứ nhất: Hướng Đông Diện tích tầng 1: 141,96 m2 Diện tích tầng 2: 141,96 m2 - Tường thứ 2: Hướng Tây Diện tích tường: Tầng 1: 60,36 m2 Tầng 2: 60,36 m2 Diện tích kính: Tầng 1: 81,6 m2 Tầng 2: 81,6 m2 - Tường thứ 3: Hướng Nam Diện tích tường: Tầng 1: 76,05 m2 Tầng 2: 76,05 m2 - Tường thứ 4: Hướng Bắc Diện tích tường: Tầng 1: 76,05 m2 Tầng 2: 76,05 m2 * Kết cấu mái: Mái được kết cấu bằng lớp bê tông cốt thép dày 200mm * Kết cấu nền: Do dưới nền tầng 1 còn tầng hầm làm gara nên kết cấu nền của tầng 1 gồm 3 lớp cơ bản như sau: Lớp 1: gạch men dày 10mm Lớp 2: vữa dày 30mm Lớp 3: bê tông dày 200mm Có rất nhiều phương pháp tính cân bằng nhiệt ẩm khác nhau để xác định năng suất lạnh của hệ thống điều hoà không khí. Trong đồ án của mình, em tính toán cân bằng nhiệt theo phương pháp truyền thống.Các kết quả tính toán cân bằng nhiệt ẩm được giới thiệu ở các bảng 3.1 ; 3.2 ; 3.3 3.1. Tính toán lượng nhiệt thừa Nguồn nhiệt của trung tâm thương mại Tràng Thi bắt nguồn từ bức xạ của mặt trời vào tường từ nhiều hướng, từ máy móc trong phòng, … Tuy nhiên nhiệt do người toả ra cũng rất đáng kể. Vì vậy việc chọn máy có công suất hợp lý, đáp ứng được nhu cầu điều hoà của Trung tâm Thương mại là điều mà người thiết kế cần quan tâm. Phương trình cân bằng nhiệt tổng quát vào mùa hè: Qt = Qtoả + Qtt , kW Trong đó: Qt : Nhiệt thừa trong phòng, kW Qtoả: Nhiệt toả trong phòng, kW Qtt : Nhiệt thẩm thấu từ ngoài vào kết cấu bao che do chênh lệch nhiệt độ, kW 3.1.1. Tính toán các nguồn nhiệt toả trong phòng Qtoả Qtoả = Q1 + Q2 + Q3+ Q4+ Q5 + Q6 + Q7 + Q8, kW Q1- Nhiệt toả do máy móc, kW Q2- Nhiệt toả từ đèn chiếu sáng, kW Q3.- Nhiệt do người toả ra , kW Q4-Nhiệt toả từ bán thành phẩm, kW Q5-Nhiệt toả do bức xạ mặt trời qua cửa kính, kW Q6 -Nhiệt toả từ các thiết bị trao đổi nhiệt, kW Q7-Nhiệt toả do bức xạ mặt trời qua bao che, kW Q8 -Nhiệt toả do rò lọt không khí qua cửa, kW 3.1.1.1. Nhiệt toả do máy móc Q1 Trong đó: Nđc: Công suất động cơ của máy móc trong không gian điều hoà chọn số máy hoạt động trong mỗi tầng là 50 máy. Với công suất tương ứng là Nđc = 1,5kW cho mỗi máy ktt : hệ số phụ tải, chọn ktt = 0,9 kđt : hệ số đồng thời, chọn kđt =0,9 kT : hệ số thải nhiệt, chọn kT =1 h : hiệu suất làm việc của động cơ,chọn h = 0,84. Nhiệt toả do máy móc của tầng 1: = 72,32 kW Nhiệt toả do máy móc của tầng 2: = 72,32 kW * Tổng lượng nhiệt toả do máy móc của 2 tầng điều hoà là Q1 = Q11 + Q12 = 72,32+72,32 = 144,64 kW. 3.1.1.2. Nhiệt toả từ đèn chiếu sáng Q2 Q2 = Nes, kW Trong đó: Nes tổng công suất đèn chiếu sáng trong 2 tầng điều hoà. ở đây ta chọn công suất đèn chiếu sáng là 10W/1m2 sàn. Diện tích sàn bằng diện tích sử dụng lạnh Fsàn = Fsd Tầng 1: Fsàn1 = Fsd1 = 696,6m2 Q2.1 = 10.696,6 = 6966 W = 6,966kW Tầng 2: Fsàn 2 = Fsd2 = 696,6m2 Q22 = 10.696,6 = 6.966 W = 6,966kW Tổng lượng nhiệt toả ra do đèn chiếu sáng : Q2 = Q21 + Q22 = 6,966 + 6,966 Q2 = 13,932 kW 3.1.1.3. Nhiệt do người toả ra Q3 Q3=n.q,kW Trong đó: n: số người trong không gian điều hoà. q: nhiệt toàn phần toả từ một người Chọn số người trong mỗi tầng điều hoà là: tầng 1: n1 = 100 người. tầng 2: n2 = 100 người Theo bảng 3.1. (tài liệu hướng dẫn thiết kế hệ thống ĐHKK) ta chọn nhiệt toả ra từ một người trong phòng 250C là: q = 125W. Nhiệt toả từ người trong tầng 1: Q31 = n1. q = 100 . 125 = 12.500W = 12,5 kW Nhiệt toả từ người trong tầng 2: Q32 = n2 . q = 100 . 125 = 12.500W = 12,5kW Tổng lượng nhiệt toả từ người trong không gian điều hoà Q3 = Q31 + Q32 Q3 = 12,5 + 12,5 = 25kW 3.1.1.4. Nhiệt toả từ bán thành phẩm Q4 Trung tâm thương mại điện máy Tràng Thi có bán thành phẩm .Tuy nhiên nhiệt tỏa từ bán thành phẩm này là không đáng kể ,nên Q4 = 0 kW 3.1.1.5. Nhiệt toả từ các thiết bị trao đổi nhiệt Q5 Trung tâm thương mại điện máy Tràng Thi có sử dụng các thiết bị trao đổi nhiệt.Tuy nhiên nhiệt toả từ các thiết bị này là không đáng kể. Nên ta chọn Q5 = 0 kW 3.1.1.6. Nhiệt toả do bức xạ mặt trời qua cửa kính Q6 Do toả nhà được thiết kế mặt tiền hướng Tây toàn bộ 3 tầng đều làm ô cửa kính. Q6 = Q61 + Q62 ,kW Trong đó : Q61 : Nhiệt toả do bức xạ mặt trời qua cửa kính của tầng 1. Q62 : Nhiệt toả do bức xạ mặt trời qua cửa kính của tầng 2. Tầng 1 có một cửa ra vào làm bằng kính nên nhiệt toả ra do bức xạ mặt trời đối với cửa ra vào so với cửa sổ là khác nhau. * Nhiệt toả do bức xạ mặt trời qua cửa kính tầng 1: Q61 Nhiệt toả do bức xạ mặt trời qua cửa kính tầng 1 bao gồm : nhiệt tỏa do bức xạ mặt trời qua cửa ra vào Q611và nhiệt tỏa do bức xạ mặt trời qua cửa sổ Q612 Q61= Q611 + Q612 +Nhiệt tỏa do xạ mặt trời qua cửa ra vào - Cường độ bức xạ mặt trời lên cửa ISd Tra bảng 3.3 (tài liệu hướng dẫn thiết kế hệ thống ĐHKK) đối với toà nhà có mặt tiền hướng tây: Isd = 569 - Diện tích cửa ra vào chịu bức xạ Fk = 14,84m2 - Hệ số trong suốt của kính 1 = 1 - Hệ số bám bẩn 2 = 1 - Hệ số khúc xạ đối với cửa kính có với khung kim loại 3 = 0,75 - Hệ số tán xạ do che nắng đối với cửa có mái đua (ô văng) 4 = 0,05 Ta có : Q611 = 569 . 14,84 . 1.1 . 0,75 . 0,05 = 308,96W = 0,039 kW + Q612 nhiệt toả do bức xạ mặt trời qua cửa sổ ,kW - Cường độ bức xạ mặt trời lên cửa sổ ISd = 569 W/m2 - Diện tích kính cửa sổ chịu bức xạ Fk = 63,6m2 - Hệ số trong suốt của kính 1 = 0,9 - Hệ số bám bẩn 2 = 0,8 - Hệ số khúc xạ đối với cửa kính có và khung gỗ 3 = 0,5 - Hệ số tán xạ do che nắng 4 = 0,6 Ta có : Q612 = 569 . 63,6 . 0,9 .08 . 05 . 06 = 7816,69 W = 7,816 kW Nhiệt toả do bức xạ mặt trời qua kính của tầng 1: Q61 = Q611 + Q612 = 0,309 = 7,816 = 8,125 kW * Nhiệt toả do bức xạ mặt trời qua cửa kính tầng 2: Q62. - Diện tích kính cửa bức xạ Fk = 76,32m2 - Cường độ bức xạ mặt trời lên cửa ISd = 569 W/m2 - Hệ số trong suốt của kính 1 = 0,9 - Hệ số bám bẩn 2 = 0,8 - Hệ số khúc xạ 3 = 0,5 - Hệ số tán xạ do che nắng 4 = 0,6 Ta có : Q62 = 569 . 76,32 . 0,9 . 0,8 . 0,5 . 0,6 = 9380,03W = 9,38 kW *Tổng nhiệt toả do bức xạ mặt trời qua cửa kính của 2 tầng điều hoà là: Q6 = Q61 + Q6.2 = 8,125 + 9,38 = 17,505 kW 3.1.1.7. Nhiệt toả do bức xạ mặt trời qua bao che Q7 Do yêu cầu của đề tài, chỉ thiết kế điều hoà cho 2 tầng (tầng 1 và tầng 2), không tính cho tầng 3 nên 2 tầng điều hoà này không chịu nhiệt toả do bức xạ mặt trời qua bao che . Nghĩa là: Q7 = 0 kW 3.1.1.8. Nhiệt toả do rò lọt không khí qua cửa Q8 Q8 = L8(IN - IT), kW Trong đó: L8: Lượng không khí lọt qua cửa trong một đơn vị thời gian, kg/s IN, IT: entanpi của không khí ngoài và trong không gian điều hoà kJ/kg Theo thông số nhiệt độ và độ ẩm đã chọn ở chương 1 cho hệ thống điều hoà cấp 3 trong và ngoài nhà, tra đồ thị I-d của không khí ẩm ta được các entanpy tương ứng - Trong nhà: tT = 250C jT = 65% IT = 58,2 kJ/kg , dT = 13,9 g/kg - Ngoài nhà: TN = 32,80C jN = 66% IN = 88,67 kJ/kg , dT = 20,3 g/kg - Lượng không khí lọt qua cửa trong 1 đơn vị thời gian: L8 = (1,5 á 2 ) V,kg/s Trung tâm thương mại điện máy Tràng Thi là nơi thường xuyên mở cửa nên chọn hệ số kinh nghiệm là 2. L8 = 2V. V: thể tích khối khí cần điều hoà: Tầng 1: V1 = 1950,48m3 Tầng 2: V2 = 1950,48m3 Lượng không khí lọt qua cửa trong 1 đơn vị thời gian đối với từng tầng điều hoà. Tầng 1: L81 = 2 V1 = 2 . 1950,48 = 3900,96 m3/h L81 = 3900,96m3/h = 1,266kg/s Tầng 2: L82 = 2 V2 = 2 . 1950,48 = 3900,96 m3/h L81 = 3900,96m3/h = 1,266kg/s Nhiệt toả do rò lọt không khí đối với từng tầng điều hoà Tầng 1: Q81 = L81 (IN - IT) = 1,266 . (88,67 – 58,2) = 38,58 kW Tầng 2: Q82 = L82 (IN - IT) = 1,266 . (88,67 – 58,2) = 38,58 kW Tổng lượng nhiệt toả do rò lọt không khí qua cửa : Q8 = Q81 + Q82 = 38,58 + 38,58 = 77,16 kW Các kết quả tính toán nhiệt toả được giới thiệu ở bảng 3.1 dưới đây Bảng3.1 Tổng kết các kết quả tính toán nhiệt toả vào không gian điều hoà. TT Các nguồn nhiệt toả vào phòng Ký hiệu Tầng Đơn vị [kW] 1 Từ máy móc Q1 1 72,32 2 72,32 2 Từ đèn chiếu sáng Q2 1 6,966 2 6,966 3 Từ người Q3 1 12,5 2 12,5 4 Từ bán thành phẩm Q4 0 5 Từ thiết bị trao đổi nhiệt Q5 0 6 Từ bức xạ mặt trời qua kính Q6 1 8,125 7 Do bức xạ mặt trời qua bao che Q7 8 Do rò lọt không khí qua cửa Q8 1 38.58 2 38,58 Tổng Qtoả 1 138,491 2 139,746 3.1.2. Nhiệt thẩm thấu qua kết cấu bao che do chênh lệch nhiệt độ Q9 Công thức tính toán: Q9 = 10-3. Ski . Fi. Dti, kW Trong đó: ki: hệ số truyền nhiệt qua bao che ứng với bề mặt thứ i, W/m2K Fi: Diện tích bề mặt thứ i, m2 Dti: Độ chênh nhiệt độ trung bình tính toán ứng với bề mặt thứ i, 0C 3.1.2.1. Nhiệt thẩm thấu qua tường Q 9 = 10-3 . ki . Fi . Dti , kW Theo bảng 3.4 (tài liệu hướng dẫn thiết kế hệ thống điều hoà không khí) chọn k = 1,25 W/m2K Do tường tiếp xúc trực tiếp với không khí ngoài trời nên Dt = tN - tT = 32,8 - 25 = 7,8 0C * Nhiệt thẩm thấu qua tường thứ nhất Qt1 Hướng của tường: Đông Diện tích gạch xây: Tầng 1: 141,96m2 Tầng 2: 141,96m2 Ta có: Nhiệt thẩm thấu qua tường của tầng 1 theo hướng Đông: Qtầng 1 = 1,25 . 141,96 . 7,8 . 10-3 = 1,384kW Nhiệt thẩm thấu qua tường tầng 2 theo hướng Đông: Qtầng 2 = 1,25 . 141,96 . 7,8 . 10-3 = 1,384kW Vậy nhiệt thẩm thấu qua tướng thứ nhất là: Qt1 = Qtầng 1 + Qtầng 2 = 1,384 + 1,384 = 2,768kW * Nhiệt thẩm thấu qua tường thứ 2: Qt2 Hướng của tường: Tây Diện tích gạch xây: tầng 1: 60.36m2 tầng 2: 60.36m2 Diện tích kính: tầng 1: 81,6m2 tầng 2: 81,6m2 Kết cấu gạch xây là như nhau nên ta lấy hệ số truyền nhiệt qua các tường gạch là như nhau ktường gạch = 1,25W/m2K. Hệ số truyền nhiệt qua kính: kkính = Chọn aT = 10W/m2K aN = 20W/m2K Theo bảng 3.1 tài liệu hướng dẫn thiết kế hệ thống lạnh . Ta có: d1 = 0,005, li = 0,12 W/mK kkính = = 5,2W/m2K - Nhiệt thẩm thấu qua tường tầng 1: Q tầng 1 = Qtường gạch + Qkính Trong đó: Qtường gạch = 1,25 . 60,36 . 7,8 . 10-3 = 0,376 kW Qkính = 5,2 . 81,6 . 7,8 . 10-3 = 3,309kW Qtầng 1 = 0,376 + 3,309 = 3,685kW -Nhiệt thẩm thấu qua tường tầng 2 Qtầng 2 = Qtường gạch + Qkính Trong đó: Qtường gạch = 1,25 . 60,36 . 7,8 . 10-3 = 0,376kW Qkính = 5,2 . 81,6 . 7,8 . 10-3 = 3,309kW Qtầng 2 = 0,376 + 3,309 =3,685kW Vậy nhiệt thẩm thấu qua tường thứ 2 là: Qt2 = Qtầng 1 + Q tầng 2 = 3,685 + 3,685 = 7,37kW * Nhiệt thẩm thấu qua tường thứ 3: Qt3 Hướng của tường: Nam Diện thích tường: Tầng 1: 76,05m2 Tầng 2: 76,05m2 Nhiệt thẩm thấu qua tường tầng 1 và tầng 2 : Qtầng 1 = 1,25 . 76,05 . 7,8 . 10-3 = 0,741kW Qtầng 2 = 1,25 . 76,05 . 7,8 . 10-3 = 0,741kW Vậy nhiệt thẩm thấu qua tường thứ 3: Qt3 = Qtầng 1 + Qtầng 2 = 0,741 + 0,741= 1,482 kW * Nhiệt thẩm thấu qua tường thứ 4: Qt4 Hướng của tường: Bắc Diện thích tường: Tầng 1: 76,05m2 Tầng 2: 76,05m2 Nhiệt thẩm thấu qua tường tầng 1 và tầng 2: Qtầng 1 = 1,25 . 76,05 . 7,8 . 10-3 = 0,741 kW Qtầng 2 = 1,25 . 76,05 . 7,8 . 10-3 = 0,741 kW Vậy nhiệt thẩm thấu qua tường thứ 4: Qt4 = Qtầng 1 + Qtầng 2 = 0,741 + 0,741= 1,482 kW *Tổng lượng nhiệt thẩm thấu qua tường của 2 tầng điều hoà: Q9 = Qt1 + Qt2 + Qt3 + Qt4 = 2,768 + 7,37 + 1,482 + 1,482 = 13,102 kW 3.1.2.2. Nhiệt thẩm thấu qua nền Q10 Do kết cấu của toà nhà là có tầng hầm nên nhiệt thẩm thấu qua nền được tính theo biểu thức: Q10 = k10 . F10 . Dt10 . 10-3 , kW Trong đó: - k10: hệ số truyền nhiệt qua sàn,W/m2K Tra bảng 3.4 (tài liệu: hướng dẫn thiết kế hệ thống ĐHKK) ta có: k10 = 1,88W/m2K - Dt10 = 0,7 (tN - tT) = 0,7 (32,8 - 25) = 5,46 K - Diện tích nền tầng 1 : F10 = 696,6m2 Q10 = 1,88 . 696,6 . 5,46 . 10-3 = 7,15 kW 3.1.2.3.. Nhiệt thẩm thấu qua trần Q11 Q11 = k11 . F11 . Dt11, kW Trong đó: k11: hệ số truyền nhiệt: chọn k11 = 1,88 W/m2K F11: diện tích mặt trần của không gian điều hoà F11 = 696,6m2 Dt11: độ chênh nhiệt độ giữa không gian điều hoà với không gian bên ngoài Trung tâm thương mại Tràng Thi gồm 3 tầng, nhưng do yêu cầu của đề tài là tính nhiệt cho hai tầng điều hoà (tầng 1 và tầng 2) nên để tính nhiệt thẩm thấu qua trần cho không gian điều hoà (trần của tầng 2) thì ta coi không gian của tầng 3 là không gian đệm. Khi đó: Dt11 = 0,7 (tN - tT) Với: tT : nhiệt độ trong không gian cần điều hoà tT = 250C tN : Nhiệt độ ngoài trời. Vào mùa hè nhiệt độ trần toà nhà rất cao, ta chọn tN = 420C Dt11 = 0,7 (42 - 25) = 11,90C Q11 = 1,88 . 696 . 11,9 =15584 W = 15,584 kW Các kết quả tính toán nhiệt thẩm thấu và nhiệt thừa được giới thiệu ở các bảng 3.2 và 3.3 Bảng3.2 Tổng kết các kết quả tính toán nhiệt thẩm thấu qua kết cấu bao che TT Nhiệt thẩm thấu qua bao che Ký hiệu Tầng Đơn vị [kW] 1 Nhiệt thẩm thấu qua tường Q9 1 6,551 2 6,551 2 Nhiệt thẩm thấu qua trần Q10 1 0 2 15,584 2 Nhiệt thẩm thấu qua nền Q11 1 7,15 2 0 2 Tổng Qtt 1 13,701 2 22,135 Bảng 3.3 Tổng lượng nhiệt thừa trong không gian điều hoà TT Nguồn nhiệt Ký hiệu Đơn vị [kW] 1 Tổng lượng nhiệt toả trong phòng Qtoả 278,237 2 Tổng lượng nhiệt thẩm thấu Qtt 35,836 Tổng lượng nhiệt thừa Qt 314,073 3.2. Tính toán lượng ẩm thừa Wt ẩm thừa trong không gian điều hoà được tính theo công thức Wt = W1 + W2 + W3 + W4, kg/h Trong đó: W1: Lượng ẩm thừa do người roả ra, kg/h W2: Lượng ẩm thừa từ bán thành phẩm, kg/h W3: Lượng ẩm thừa từ sàn ẩm, kg/h W4: Lượng ẩm thừa từ thiết bị, kg/h Như đã phân tích ở phần trên,lượng nhiệt ẩm do bán thành phẩm và thiết bị trao đổi nhiệt trong trung tâm thương mại điện máy Tràng Thi là không đáng kể và yêu cầu mặt sàn luôn luôn khô ráo. Vì vậy lượng ẩm thừa ở đây chỉ được tính theo lượng ẩm do người toả ra: Wt = W1 , kg/h Lượng ẩm thừa do người toả ra: W1 = n . qn, kg/h Trong đó: n : Số người trong không gian điều hoà. Chọn số người trong mỗi tầng là: tầng 1: n1 = 100 người tầng 2: n2 = 100 người qn: lượng ẩm mỗi người toả ra trong 1 đơn vị thời gian theo bảng 3.5 (tài liệu hướng dẫn thiết kế hệ thống ĐHKK) Ta chọn qn = 115 g/h.người = 0,115 kg/h.người . Lượng ẩm thừa do người toả ra trong mỗi tầng điều hoà là : Tầng 1: W11 = n1qn = 100. 0,115 = 11,5 kg/h Tầng 2: W12 = n2qn = 100. 0,115 = 11,5 kg/h Lượng ẩm thừa trong 2 tầng điều hoà chính bằng lượng ẩm thừa do người toả ra trong 2 tầng điều hoà. Wt = W1 = W11 + W12 = 11,5 + 11,5 = 23 kg/h 3.3. Xác định hệ số nhiệt ẩm thừa eT et =, kJ/kg Trong đó: Qt: tổng lượng nhiệt thừa trong không gian điều hoà Qt = 314,073 kW Wt : tổng lượng ẩm thừa trong không gian điều hoà ,Wt = 23 kg/h Hệ số ẩm thừa ; et = = 49159,2 kJ/kg 3.4. Kiểm tra đọng sương trên vách Trong thiết kế hệ thống điều hoà không khí thì việc tính kiểm tra đọng sương cũng rất quan trọng. Hiện tượng đọng sương trên vách làm cho tổn thất nhiệt lớn lên, tải lạnh yêu cầu tăng, gây ẩm ướt, nấm mốc làm mất mỹ quan Điều kiện để không xảy ra hiện tượng đọng sương: hệ số truyền nhiệt thực tế kt của vách phải nhỏ hơn hệ số truyền nhiệt cực đại kmax: kmax > kt Kiểm tra đọng sương trên vách vào mùa hè , W/m2K Về mùa hè hiện tượng đọng sương chỉ xảy ra ở bề mặt phía ngoài nhà. aN : hệ số toả nhiệt phía ngoài nhà. Vách tiếp xúc trực tiếp với không khí ngoài trời. aN = 20 W/m2K tN : nhiệt độ không khí ngoài trời về mùa hè tN = 32,80C tT : Nhiệt độ không khí trong nhà về mùa hè tT = 250C tSN : Nhiệt độ đọng sương bên ngoài nhà Từ tN = 32,50C, jN = 66% tra đồ thị I – d cho không khí ẩm ta được tSN = 29,50C W/m2K So sánh giá trị kmax với các hệ số truyền nhiệt trên vật liệu của kết cấu bao che như đã tính toán ở phần 3.1.2. ( Nhiệt thẩm thấu qua kết cấu bao che) ktường gạch= 1,25 W/m2 K kkính = 5,2 W/m 2K Ta thấy : kmax>kkính >ktường gạch Thoả mãn điều kiện để vách không bị đọng sương 3.5. Thành lập và tính toán sơ đồ điều hoà không khí 3.5.1. Lựa chọn sơ đồ điều hoà không khí cho công trình Có nhiều các lựa chọn sơ đồ điều hoà không khí cho cùng một công trình: có thể là sơ đồ thẳng, sơ đồ tuần hoàn một cấp hay hai cấp. Trong mỗi phương án này đều có những ưu điểm và nhược điểm khác nhau, phù hợp cho yêu cầu nhất định của công trình. Do đó, việc lựa chọn một sơ đồ điều hoà không khí thích hợp cho một công trình cần phải xem xét cả về mặt kỹ thuật cũng như về mặt kinh tế để tìm ra phương án tối ưu nhất cho công trình. Đối với công trình Trung tâm thương mại Tràng Thi ta chọn sơ đồ điều hoà không khí tuần hoàn một cấp là phù hợp nhất bởi sơ đồ này có các ưu điểm đáp ứng được yêu cầu của hệ thống điều hoà tiện nghi của công trình: - Tiết kiệm năng lượng so với sơ đồ thẳng - Máy làm việc nhẹ, giảm chi phí đầu tư, chi phí vận hành - Đảm bảo tuổi thọ, thời gian hoạt động của máy Thiết bị của sơ đồ tuần hoàn một cấp đơn giản hơn sơ đồ tuần hoàn hai cấp mà vẫn đảm bảo tiêu chuẩn vệ sinh Nguyên lý làm việc của sơ đồ tuần hoàn không khí 1 cấp : 1- cửa lấy gió tươi 5- đường ống 9- đường hồi 2- Buồng hoà trộn 6- không gian điều hoà 10- TB lọc bụi 3- Thiết bị xử lý nhiệt ẩm 7- miệng thổi gió 11- quạt gió hồi 4- quạt gió 8- miệng hút 12- cửa thải Nguyên lý làm việc của hệ thống như sau: Không khí ngoài trời (gió tươi) với lưu lượng GN, kg/s, trạng thái N được quạt hút vào và qua cửa chớp (van gió tươi) và phòng hoà trộn 12 ở đây diễn ra quá trình hoà trộn với gió hồi có trạng thái T và lưu lượng GT. Sau khi hoà trộn, hỗn hợp có trạng thái không khí H là lưu lượng (GN + GT) được dựa qua các thiết bị xử lý không khí như: phim lọc 2, dàn làm lạnh 3, calorife 4, dàn phun ẩm để tăng ẩm 5 để đạt được trạng thái không khí O, sau đó được quạt đưa vào phòng điều hoà qua các miệng thổi phân phối 7. Trạng thái không khí thổi vào là V. Trong phòng điều không khí sẽ tự biến đổi trạng thái từ V đến T do nhận nhiệt thừa và ẩm thừa trong không gian điều hoà theo hệ số góc của tia quá trình , kJ/kg đã xác định trước. Sau đó không khí ở trạng thái T được quạt 10 hút qua các miệng hút, thải một phần ra ngoài theo đường xả và đưa một phần về phòng hoà trộn theo đường hồi. Tra đồ thị I-d của không khí ẩm ta có cái thông số trạng thái trong nhà và ngoài trời với nhiệt độ và độ ẩm tương ứng - tT = 250C jT = 650 C i T = 58,2 kJ/kg dT = 13,9 g/kg tN = 32,80C jN = 66% iN = 88,67 kJ/kg dN = 20,3 g/kg - Các kết quả đã tính toán Lượng nhiệt thừa trong không gian điều hoà Qt = 314,073 kW Lượng ẩm thừa trong không gian điều hoà: Wt = 23 kg/h Hệ số nhiệt ẩm thừa et = 49159,2 kJ/kg 3.5.2.1. Xác định các điểm nút trên đồ thị I – d. - Các điểm N,T được xác định theo các thông số đã biết. - Trạng thái H là trạng thái hoà trộ của dòng không khí tươi có lưu lượng LN và trạng thái N (tN, jN) với dòng tuần hoàn có lưu lượng LT và trạng thái T(tT, jN). Điểm H được xác định theo tỷ lệ hoà trộn TH = LN HN LT - Điểm O. Trên đồ thị I – d, kẻ tia quá trình et = 49159,2 kJ/kg đi qua điểm T cắt đường j = 95%, tại điểm o Ta xác định trước thông số trạng thái điểm o: tO= 170C io= 48,5 kJ/kg do = 11,9 g/kg = 0,0119 kg/kg Ta xác định được điểm V = O là điểm cắt giữa tia quá trình et và đường j = 95%. - VT : là quá trình không khí tự thay đổi trạng thái khi nhận nhiệt thừa và ẩm thừa. - HO : là quá trình xử lý không khí 3.5.2.2. Lưu lượng không khí cần thiết để triệt tiêu toàn bộ nhiệt thừa và ẩm thừa , kg/s G = GT – GN = GH, kg/s Trong đó: GN: lưu lượng gió tươi để đảm bảo oxi cần thiết cho người, kg/s GN³10% (theo tài liệu hướng dẫn thiết kế hệ thống ĐHKK) GT: lưu lượng gió tái tuần hoàn, kg/s GH: lưu lượng gió điểm hoà trộn (gió tuần hoàn), kg/h Qt: Nhiệt thừa trong không gian điều hoà, kW Qt = 314,073 kW iT, iv: entanpy của điểm T và V trên đồ thị I – d, kJ/kg iT = 58,2 kJ/kg = * Lưu lượng gió tươi cần cung cấp GN GN = n.r.VK, kg/s Trong đó: n : tổng số người trong không gian điều hoà (2 tầng điều hoà) n= ntầng1 + ntầng2 = 100+100 = 200 người VK : Lưu lượng không khí tươi cần cung cấp cho 1 người trong 1 đơn vị thời gian. VK =35m3/h.người. r : chọn r= 1,2 Ta có: GN = 200.1,2.35 = 8400 kg/h = 2,33 kg/s Ta thấy : GN < 10% G do đó có thể đảm bảo điều kiện vệ sinh. Ta lấy GN= 0,1G (theo tài liệu : cơ sở kỹ thuật điều tiết không khí – Hà Đăng Trung) GN = 0,1.G, kg/s GN = 0,1.32,38 = 3,238 kg/s * Lưu lượng gió hồi GT = 0,9.G GT = 0,9.32,38 = 29,14 kg/s 3.5.2.3. Xác định các thông số của điểm hoà trộn H, ta xác định điểm hoà trộn H bằng các phương trình sau Entanpi: Dung ẩm: Ta có: = 14,54g/kg 3.5.2.4. Năng suất lạnh cần thiết Q0 Q0= G(iH – io) , kW Trong đó: G : lưu lượng gió tươi. G = 32,38 kg/s iH, iO : entanpy của điểm H và O iH = 61,25 kJ/kg iO = 48,5 kJ/kg Q0 = 32,38 (61,25 – 48,5) Q0 = 412,845 kW Chương 4 Chọn máy và thiết bị cho công trình trung tâm thương mại Tràng Thi Ngày nay, với sự phát triển vượt bậc của khoa học kỹ thuật nên hệ thống điều hoà không khí phần lớn đã được chế tạo thành các tổ hợp nguyên cụm hoàn chỉnh hoặc các tổ hợp gọn… vừa đảm bảo được chất lượng, tuổi thọ, độ tin cậy cao của hệ thống, đơn giản được hầu hết các công việc thiết kế tính toán riêng lẻ các bộ phận rời rạc như máy nén, thiết bị ngưng tụ, bay hơi, tiết lưu. Cũng giống như hệ thống lạnh năng suất của hệ thống điều hoà không khí, không phải cố định mà luôn luôn thay đổi theo điều kiện môi trường, nghĩa là năng suất lạnh của máy điều hoà nhiệt độ phải tăng khi nhiệt độ trong phòng tăng và nhiệt độ ngoài nhà giảm và ngược lại, giảm khi nhiệt độ trong phòng giảm và nhiệt độ ngoài nhà tăng. Nhà chế tạo thường cho năng suất của máy điều hoà không khí ở dạng đồ thị và dạng bảng phụ thuộc vào nhiệt độ trong nhà và bên ngoài trong catalog kỹ thuật. Nói chung khi chọn máy điều hoà không khí cần thoả mãn các vấn đề sau đây: 1. Phải chọn máy có đủ năng suất lạnh yêu cầu ở đúng chế độ làm việc ta tính toán. Nếu đòi hỏi của chủ đầu tư hoặc tính chất quan trọng công trình đôi khi còn cần đến năng suất lạnh dự trữ. Tổng năng suất lạnh của máy chọn phải lớn hơn hoặc bằng năng suất lạnh tính toán ở chế độ làm việc thực tế đã cho. Lý do vì năng suất lạnh thực tế của một máy điều hoà không phải cố định như giá trị ghi trên máy. 2. Phải chọn máy có năng suất gió đạt yêu cầu thiết kế. Năng suất gió trong catalog máy phải bằng hoặc lớn hơn năng suất gió tính toán. Nếu không đảm bảo được năng suất gió, máy điều hoà sẽ không đạt năng suất lạnh tính toán, do chế độ lệch khỏi chế độ mà máy có thể sinh ra năng suất lạnh yêu cầu. 4.1. Chọn dàn lạnh (indoor units) Trung tâm thương mại điện máy Tràng Thi sử dụng không gian lớn của cả phòng có diện tích Fsđ = 699,6 m2 cho mỗi tầng điều hoà không có các phòng nhỏ riêng biệt. Do vậy ta thiết kế bố trí dàn lạnh có công suất lạnh phù hợp với yêu cầu của không gian điều hoà và năng suất lạnh đã được tính toán. Hệ máy VRV có tới 9 kiểu dàn lạnh (INDOOR UNITS). khác nhau để phục vụ cho những yêu cầu khác nhau về hình dáng, tính them mỹ cho công trình. Phân loại dàn lạnh của hệ máy VRV - Kiểu casstte giấu trần 2 cửa thổi (Celling mounted cassette double flow type) có ký hiệu FXYC20K đến 125K - Kiểu cassette giấu trần nhiều cửa thổi (Cellingmounted cassette multiflow type) có ký hiệu từ FXYC32K đến 125K) - Loại cassette giấu trần đặt góc (Celling mounted cassette corner type) có ký hiệu FXYC20K đến 125K - Loại treo trần (Celling swspended type) Ký hiệu FX32K đến 100K - Loại giấu trần (Celling mounted built in type) Ký hiệu FXY32K đến 125K - Loại giấu tường (Conceanled floor standing type) Ký hiệu FXYLM 25K đến 63K - Loại đặt sàn (floor standing type) FXYL 25K đến 63K - Loại treo tường (wall mounted type) FXYA25K đến 63K - Loại giấu trần có ống gió (Celling mounted duct type) Ký hiệu FXYM40K đến 250K. Bảng 4.1 Tổng hơp tính toán phụ tải lạnh cho các tầng điều hoà STT Nguồn nhiệt Ký hiệu Tầng 1 Tầng 2 Đơn vị 1 Nhiệt toả vào phòng Qtoả 138,491 139,746 kW 2 Nhiệt thẩm thấu Qtt 13,701 22,135 kW 3 Nhiệt thừa Qt 152,192 161,881 kW Năng suất lạnh cần thiết cho toàn bộ không gian điều hoà của công trình : Qo = 412,845 kW Ta thấy loại cassette giấu trần nhiều hướng thổi (Celling mounted cassette multi flow type) là phù hợp nhất đối với trung tâm thương mại điện máy Tràng Thi. Hai tầng điều hoà đều có diện tích như nhau và năng suất lạnh tương đương nên ta chọn dàn lạnh cho 2 tầng điều hoà có năng suất lạnh như nhau. Theo catalog của hãng điều hòa DAIKIN Nhật Bản ta chọn: -Dàn lạnh FXF100LVE công suất 11,6 kW (39700 Btu/h) Số lượng dàn lạnh sử dụng cho mỗi tầng 18 dàn FXF 100 LVE. Như vậy tổng số dàn lạnh sử dụng cho công trình ( 2 tầng điều hòa ) là 36 dàn FXF100LVE. Các thông số kỹ thuật của dàn lạnh (IU) FXF100LVE được giới thiệu ở bảng 4.2 Bảng 4.2 Các thông số kỹ thuật của dàn lạnh (IU) của DAIKIN Đơn vị FXF 100 LVE Năng suất lạnh kcal 10.000 Btu/h 39.700 kW (*1) 11,6 (*2) 11,2 Năng suất sưởi ấm kcal 10.800 Btu/h 42.700 kW 12,5 Lưu lượng gió ( cao / thấp ) m3/min 26/21 cfm 918/741 Mức độ ồn ( cao / thấp ) dB (A) 39/33 Kích thước ( cao x rộn