Tài liệu Thiết kế hệ thống điều hòa không khí cho tòa nhà trụ sở làm việc kết hợp thương mại và dịch vụ văn phòng cho thuê tại địa chỉ số 24 – tổ 46 – đường hoàng quốc việt, phường nghĩa đô, quận cầu giấy, hà

1 NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN ................................................................................................................................................... .................................................................................................................................................... .................................................................................................................................................... .................................................................................................................................................... .................................................................................................................................................... .................................................................................................................................................... .................................................................................................................................................... .................................................................................................................................................... .................................................................................................................................................... .................................................................................................................................................... .................................................................................................................................................... .................................................................................................................................................... .................................................................................................................................................... .................................................................................................................................................... .................................................................................................................................................... .................................................................................................................................................... .................................................................................................................................................... .................................................................................................................................................... .................................................................................................................................................... Nha Trang, ngày tháng năm Giáo viên hướng dẫn i Lời cảm ơn Sau một thời gian dài học tập tại trường Đại học Nha Trang, đến nay em đang ở trong giai đoạn kết thúc chương trình đào tạo tại nhà trường và hoàn thành đồ án tốt nghiệp đại học. Để hoàn thành đồ án tốt nghiệp, em đã nhận được sự giúp đỡ vô cùng quý báu của các thầy cô trong bộ môn Kỹ Thuật Lạnh. Em xin chân thành cảm ơn Ban giám hiệu Trường Đại học Nha Trang, Ban chủ nhiệm Khoa Chế Biến cùng toàn thể các thầy cô giáo đã tham gia giảng dạy tôi trong suốt 4 năm qua. Em xin gửi lời cảm ơn chân thành tới thầy Th.S Lê Như Chính đã trực tiếp hướng dẫn, tận tình chỉ bảo, cung cấp tài liệu giáo trình, đã tạo mọi điều kiện tốt nhất cho tôi hoàn thành đồ án tốt nghiệp này. Em xin chân thành cảm ơn. Nha Trang, tháng 06 năm 2011 Sinh viên Đinh Văn Trưởng i MUÏC LUÏC DANH MUÏC BAÛNG ...........................................................................................vi DANH MUÏC HÌNH ...........................................................................................vii DANH MUÏC CHÖÕ VIEÁT TAÉT ........................................................................... ix LÔØI NOÙI ÑAÀU .....................................................................................................1 CHÖÔNG 1:TOÅNG QUAN VEÀ ÑIEÀU HOØA KHOÂNG KHÍ ................................2 1.1. Khaùi nieäm .....................................................................................................2 1.2. Lòch söû ra ñôøi vaø phaùt trieån ...........................................................................2 1.3. Vai troø vaø yù nghóa cuûa ÑHKK trong ñôøi soáng & saûn xuaát .................................................5 1.3.1. Vai troø cuûa ÑHKK ñoái vôùi con ngöôøi ........................................................5 1.3.2. Vai troø cuûa ÑHKK ñoái vôùi saûn xuaát ..........................................................6 1.4. Caùc vaán ñeà moâi tröôøng trong ñieàu hoøa khoâng khí ........................................8 1.4.1. Söï oâ nhieãm khoâng khí vaø vaán ñeà thoâng gioù ...............................................8 1.4.2. Caùc tieâu chuaån moâi tröôøng trong ñieàu hoøa khoâng khí .....................................8 1.4.3. AÛnh höôûng cuûa moâi tröôøng ñoái vôùi con ngöôøi ...........................................9 1.5. Giôùi thieäu veà thoâng gioù vaø muïc ñích cuûa vieäc thoâng gioù ..................................10 1.5.1. Khaùi nieäm ................................................................................................10 1.5.2. Muïc ñích cuûa vieäc thoâng gioù ...................................................................10 1.5.2.Caùc bieän phaùp thoâng gioù ...........................................................................11 CHÖÔNG 2 : PHAÂN TÍCH LÖÏA CHOÏN HEÄ THOÁNG ÑIEÀU HOØA KHOÂNG KHÍ CHO COÂNG TRÌNH .........................................................................................13 2.1. Phaân loaïi caùc heä thoáng ñieàu hoøa khoâng khí ................................................13 2.2. Maùy ñieàu hoøa phoøng RAC ..........................................................................13 2.2.1. Maùy ñieàu hoaø cöûa soå ...............................................................................13 2.2.2. Maùy ñieàu hoaø hai maûng ...........................................................................15 ii 2.3. Heä thoáng ñieàu hoøa toå hôïp goïn ....................................................................16 2.3.1. Maùy ñieàu hoaø taùch khoâng oáng gioù ...........................................................16 2.3.2. Maùy ñieàu hoaø taùch coù oáng gioù .................................................................16 2.3.3. Maùy ñieàu hoaø daøn ngöng ñaët xa ..............................................................16 2.3.4. Maùy ñieàu hoøa laép maùi ..............................................................................16 2.3.5. Maùy ñieàu hoaø nguyeân cuïm giaûi nhieät nöôùc .............................................17 2.3.6.Maùy ñieàu hoøa VRV ..................................................................................17 2.4. Heä thoáng ñieàu hoøa trung taâm nöôùc .............................................................19 2.4.1. Khaùi nieäm chung ......................................................................................19 2.4.2. Maùy laøm laïnh nöôùc (Water chiller) .........................................................21 2.5. Löïa choïn phöông aùn thieát keá ......................................................................22 2.5.1. Yeâu caàu thieát keá cuûa coâng trình ...............................................................22 2.5.2. Choïn heä thoáng ÑHKK cho coâng trình .....................................................23 CHÖÔNG 3: TÍNH CAÂN BAÈNG NHIEÄT AÅM ..................................................26 3.1. Giôùi thieäu coâng trình ...................................................................................26 3.2. Choïn thoâng soá thieát keá................................................................................ 28 3.2.1. Choïn caáp ñieàu hoøa phoøng ........................................................................28 3.2.2. Choïn thoâng soá thieát keá trong vaø ngoaøi nhaø ..............................................30 3.3. Tính toaùn nhieät hieän thöøa vaø nhieät aån thöøa .................................................34 3.2.1. Nhieät xaâm nhaäp qua cöûa kính do böùc xaï maët trôøi, Q11 ............................36 3.2.2. Nhieät hieän truyeàn qua maùi baèng böùc xaï vaø do t, Q21 .............................42 3.2.3. Nhieät truyeàn qua vaùch Q22 .......................................................................44 3.2.4. Nhieät hieän truyeàn qua neàn Q23 ................................................................49 3.2.5 Nhieät hieän toûa do ñeøn chieáu saùng Q31........................................................50 3.2.6. Nhieät hieän toûa ra do maùy moùc Q32 ...........................................................50 iii 3.2.7. Nhieät hieän vaø aån do ngöôøi toûa Q4 ............................................................53 3.2.8. Nhieät hieän vaø aån do gioù töôi mang vaøo, QhN vaø QaâN ................................55 3.2.9. Nhieät hieän vaø aån do gioù roø loït mang vaøo, Q5h vaø Q5aâ ..............................56 3.2.10. Caùc nguoàn nhieät khaùc, Q6 ......................................................................57 3.2.11. Xaùc ñònh phuï taûi laïnh ............................................................................57 CHÖÔNG 4: THAØNH LAÄP VAØ TÍNH TOAÙN SÔ ÑOÀ ÑIEÀU HOØA ...................59 4.1. Caùc quaù trình cô baûn treân aåm ñoà ................................................................59 4.1.1. Quaù trình söôûi aám khoâng khí ñaúng aåm dung.............................................59 4.1.2. Quaù trình laøm laïnh vaø khöû aåm .................................................................60 4.1.3. Quaù trình hoøa troän khoâng khí ...................................................................61 4.1.4. Quaù trình taêng aåm baèng nöôùc vaø hôi .......................................................62 4.2. Thaønh laäp sô ñoà ñieàu hoøa khoâng khí ..........................................................63 4.3. Sô ñoà tuaàn hoaøn moät caáp ............................................................................64 4.3.1. Sô ñoà nguyeân lí ........................................................................................64 4.3.2. Nguyeân lí laøm vieäc cuûa heä thoáng .............................................................65 4.3.3. Xaùc ñònh caùc ñieåm treân aåm ñoà .................................................................66 4.3.3.1. Ñieåm goác vaø heä soá nhieät hieän SHF (Sensible Heat Factor) ..................66 CHÖÔNG 5: TÍNH CHOÏN MAÙY, THIEÁT BÒ VAØ BOÁ TRÍ HEÄ THOÁNG ÑIEÀU HOØA KHOÂNG KHÍ ...........................................................................................74 5.1. Toång quan veà maùy vaø thieát bò .....................................................................74 5.2. Tính choïn maùy ............................................................................................76 5.2.1. Choïn daøn laïnh ..........................................................................................76 5.2.2. Choïn daøn noùng .........................................................................................78 5.2.3. Tính hieäu chænh naêng suaát laïnh ...............................................................80 5.3. Choïn caùc thieát bò cuûa heä thoáng ñieàu hoøa khoâng khí ...................................81 iv 5.3.1. Choïn boä chia gas .....................................................................................81 5.3.2. Ñöôøng oáng daãn moâi chaát ..........................................................................83 5.3.3. Heä thoáng ñöôøng oáng nöôùc ngöng .............................................................85 5.4. Choïn thieát bò thoâng gioù thu hoài nhieät HRV ................................................86 CHÖÔNG 6: TÍNH TOAÙN THIEÁT KEÁ HEÄ THOÁNG VAÄN CHUYEÅN VAØ PHAÂN PHOÁI KHOÂNG KHÍ ...........................................................................................89 6.1. Heä thoáng ñöôøng oáng gioù .............................................................................89 6.1.1. Tính toaùn ñöôøng oáng gioù töôi ...................................................................90 6.1.2. Tính toaùn heä thoáng gioù thaûi phoøng ...........................................................96 6.1.3. Tính toaùn thoâng gioù cho nhaø veä sinh .....................................................101 6.1.4. Tính toaùn thieát keá ñöôøng oáng huùt gioù thaûi taàng haàm ..............................107 6.1.5. Thieát keá heä thoáng taêng aùp caàu thang .....................................................118 6.2. Caùc thieát bò söû duïng trong heä thoáng vaän chuyeån vaø phaân phoái gioù ..........126 CHÖÔNG 7:TRANG BÒ ÑIEÄN ÑIEÀU KHIEÅN ................................................130 7.1. Chöùc naêng, nhieäm vuï cuûa heä thoáng ñieàu khieån ........................................130 7.2. Heä thoáng ñieän ñoäng löïc ............................................................................130 7.3. Heä thoáng cung caáp ñieän ............................................................................131 7.4. Heä thoáng ñieàu khieån .................................................................................131 7.4.1. Ñieàu khieån trung taâm .............................................................................131 7.4.2. Ñieàu khieån cho moãi daøn laïnh ................................................................133 CHÖÔNG 8: LAÉP ÑAËT, VAÄN HAØNH, BAÛO DÖÔÕNG MAÙY VAØ HEÄ THOÁNG ÑIEÀU HOØA KHOÂNG KHÍ ...............................................................................136 8.1. Laép ñaët heä thoáng ñieàu hoøa khoâng khí .......................................................136 8.1.1. Ñònh vò - laáy daáu ...................................................................................137 8.1.2. Laép ñaët caùc heä thoáng phuï ......................................................................137 v 8.1.3. Laép ñaët heä ñöôøng oáng ...........................................................................137 8.1.3.1. Ñöôøng oáng daãn moâi chaát .....................................................................137 8.1.4. Laép ñaët daøn laïnh ...................................................................................142 8.1.5. Laép ñaët daøn noùng ..................................................................................143 8.1.6. Laép ñaët heä thoáng ñieän ...........................................................................144 8.1.7. Quy trình khöû kín ñöôøng oáng moâi chaát cuûa heä VRV ............................145 8.1.7. Huùt chaân khoâng vaø naïp gas vaøo heä ñöôøng oáng moâi chaát .......................147 8.2. Coâng taùc vaän haønh ....................................................................................148 8.2.1. Vaän haønh maùy neùn ................................................................................148 8.2.2. Vaän haønh caùc thieát bò töï ñoäng ................................................................148 8.3. Coâng taùc baûo döôõng vaø söûa chöõa .............................................................149 PHUÏ LUÏC ........................................................................................................150 KEÁT LUAÄN .....................................................................................................177 TAØI LIEÄU THAM KHAÛO ...............................................................................178 vi DANH MUÏC BAÛNG Bảng 3.1. Nhiệt bức xạ RTmax của các hướng theo giờ trong ngày ......................... 39 Bảng 3.2. Kết cấu của tường bao ............................................................................. 45 Bảng 3.3. thông số kỹ thuật của thiết bị điện sử dụng trong tòa nhà...................... 53 Bảng 5.1. Chi tiết chọn dàn lạnh cho công trình...................................................... 78 Bảng 5.2. Chi tiết chọn cụm dàn nóng các tầng....................................................... 79 Bảng 5.3. Cách chọn bộ chia gas đầu tiên............................................................... 82 Bảng 5.4. Cách chọn bộ chia gas sau bộ chia gas đầu tiên ..................................... 83 Bảng 5.5. Kích cỡ ống đồng kết nối với dàn nóng ................................................. 84 Bảng 5.6. Kích cỡ ống đồng kết nối giữa bộ chia gas và dàn lạnh......................... 84 Bảng 5.7. Kích cỡ ống đồng giữa các bộ chia gas ................................................... 84 Bảng 5.8. Chi tiết chọn hệ thống HRV các tầng ...................................................... 88 Bảng 6.1. Kích thước ống gió cấp tầng 3 ................................................................. 93 Bảng 6.2. Chiều dài tương đương ống gió. .............................................................. 94 Bảng 6.3. Tổn thất áp suất qua Tê trên đoạn ống .................................................... 96 Bảng 6.4. Kích thước ống gió thải tầng 3............................................................... 100 Bảng 6.5. Kết quả tính toán các đoạn ống gió thải nhà vệ sinh tại các tầng. ....... 104 Bảng 6.6. Kết quả tính chiều dài tương đương ống gió thải xuyên tầng.............. 106 Bảng 6.7. Thông số quạt li tâm TDQ146-8-5 ........................................................ 107 Bảng 6.8. Kết quả tính toán các đoạn ống gió thải tầng hầm............................... 111 Bảng 6.9. Kết quả tính chiều dài tương đương ống gió thải tầng hầm................. 112 Bảng 6.10. Kết quả tính chiều dài tương đương ống gió thải tầng hầm............... 114 Bảng 6.11. Kết quả tính chiều dài tương đương ống gió thải tầng lửng hầm ..... 116 Bảng 6.12. Kết quả tính chiều dài tương đương ống gió thải tầng lửng hầm (kênh gió 1)..........................................................................................................................117 Bảng 6.13. Thông số kỹ thuật quạt ly tâm đã chọn ............................................... 117 Bảng 6.14. Kích thước ống gió tăng áp cầu thang thông tầng .............................. 122 Bảng 6.15. Kết quả tính chiều dài tương đương .................................................... 123 Bảng 6.16. Thông số kỹ thuật quạt ly tâm WINGTON WTF25 ......................... 123 vii DANH MUÏC HÌNH Hình 2.1. Cấu tạo máy điều hòa cửa sổ .......................................................................... 14 Hình 2.2. Cấu tạo máyđiều hòa 2 mảng. ....................................................................... 15 Hình 2.3. Sơ đồ hệ thống VRV ........................................................................................ 18 Hình 2.4. Hệ thống điều hòa trung tâm nước ................................................................ 21 Hình 3.1. Sơ đồ tính các nguồn nhiệt hiện và nhiệt ẩn chính theo Carrier .............. 35 Hình 3.2. Biểu đồ so sánh nhiệt bức xạ tầng 3 .............................................................. 40 Hình 3.3. Kết cấu xây dựng của mái ............................................................................... 43 Hình 3.4. Cấu trúc xây dựng của tường.......................................................................... 45 Hình 4.1. Quá trình sưởi ấm không khí đẳng ẩm dung 1-2 ........................................ 59 Hình 4.2. Quá trình làm lạnh và khử ẩm ........................................................................ 60 Hình 4.3. Quá trình hòa trộn không khí.......................................................................... 61 Hình 4.4. Quá trình tăng ẩm.............................................................................................. 62 Hình 4.5. Sơ đồ tuần hoàn không khí một cấp .............................................................. 64 Hình 4.6. Sơ đồ tuần hoàn không khí một cấp trên ẩm đồ Carrier ............................ 65 Hình 4.7. Điểm gốc G và thang chia hệ số nhiệt hiện của ẩm đồ .............................. 66 Hình 4.8. Sơ đồ tuần hoàn 1 cấp với các hệ số nhiệt hiện, hệ số đi vòng và quan hệ qua lại với các điểm H, T, O, S, N tính cho tầng 3. ..................................................... 70 Hình 5.1. Dàn lạnh cassette FXFQ80MVE ................................................................... 77 Hình 5.2. Cụm dàn nóng RXYQ48PAY1(E). ............................................................... 79 Hình 5.3: Mô phỏng kết nối bộ góp gas và bộ chia gas ............................................. 82 Hình 5.4. Cách lắp đặt bộ chia gas .................................................................................. 83 Hình 5.5. Ống dẫn nước ngưng. ....................................................................................... 86 Hình 5.6. Hệ thống thu hồi nhiệt HRV ........................................................................... 88 Hình 6.1. Sơ đồ cung cấp gió tươi tới các dàn lạnh tầng 3. ..................................... 92 Hình 6.2. Sơ đồ hệ thống hút gió thải tầng 3 ................................................................. 98 Hình 6.3. Miệng hút gió hồi EAG 200x200 ................................................................. 99 Hình 6.4. Sơ đồ bố trí miệng hút gió nhà vệ sinh ....................................................... 103 viii Hình 6.5. Sơ đồ tính toán ống gió thải nhà vệ sinh xuyên tầng. ............................. 105 Hình 6.6. Sơ đồ bố trí miệng hút gió thải tầng hầm. .................................................. 109 Hình 6.8. Miệng hút tầng hầm EAG – 400x100 ........................................................ 115 Hình 6.7. Quạt li tâm của hãng TD_IN ....................................................................... 118 Hình 6.9. Không tăng áp cầu thang ....................................................................... 120 Hình 6.10. Tăng áp cầu thang ................................................................................. 119 Hình 6.11. Lắp đặt hệ thống tăng áp cho cầu thang bộ ............................................ 124 Hình 6.12. Miệng thổi gió .............................................................................................. 125 Hình 6.13 . Chớp gió ........................................................................................................ 126 Hình 6.14. Phin lọc .......................................................................................................... 127 Hình 6.15. Van gió điều khiển bằng tay và điều khiển bằng điện.......................... 127 Hình 6.16. Van chặn lửa ................................................................................................. 128 Hình 6.17. Bộ điều chỉnh lưu lượng bằng tay và bằng điện .................................... 128 Hình 6.15. Hộp tiêu âm................................................................................................... 128 Hình 6.18. Ống mềm ........................................................................................................ 129 Hình 6.19. Một số loại miệng thổi, miệng hút ........................................................... 129 Hình 7.1: Sơ đồ đấu điện.............................................................................................. 131 Hình 7.2: Sơ đồ nguyên lý điều khiển trung tâm ...................................................... 132 Hình 7.3. Sơ đồ kết nối điện điều khiển. ...................................................................... 134 Hình 8.1: Sơ đồ công tác lắp đặt hệ thống. .................................................................. 136 Hình 8.2. Chi tiết lắp đặt ống thoát nước ngưng ......................................................... 140 Hình 8.3. Chi tiết bọc cách nhiệt ống gió ..................................................................... 141 Hình 8.4. Chi tiết lắp đặt ống gió ................................................................................... 142 Hình 8.5. Chi tiết lắp đặt dàn lạnh casette âm trần..................................................... 143 Hình 8.6. Chi tiết lắp đặt dàn nóng................................................................................ 144 Hình 8.7. Ty treo dây điện của hệ thống ...................................................................... 145 ix DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT - TCVN: Tiêu chuẩn Việt Nam - ĐHKK: Điều Hòa Không Khí - VRV: Variable Refrigerant Volume - HRV: Heat Reclaim Ventilation (Hệ thống thông gió thu hồi nhiệt) - VCD: Volume control Damper (Bộ điều chỉnh lưu lượng) - EAG: Exhaust Air Grille (Miệng hút gió thải) - FAG: Fresh Air Grille (Miệng cấp gió tươi) 1 LỜI NÓI ĐẦU Công nghệ kỹ thuật nhiệt – lạnh là một ngành không thể thiếu đối với hầu hết các ngành kinh tế và đời sống. Từ lĩnh vực sản xuất công nghiệp nặng, công nghiệp nhẹ, du lịch… đến hàng hóa tiêu dùng đều có sự đóng góp của nó. Trong đó, điển hình là kỹ thuật điều hòa không khí. Điều hòa không khí có vai trò quan trọng đối với sức khỏe con người và sản xuất. Hệ thống điều hoà không khí tạo ra môi trường tiện nghi, đảm bảo chất lượng cuộc sống cao hơn, đặc biệt với nước ta thuộc vùng khí hậu nhiệt đới nóng ẩm gió mùa, nhiệt độ trung bình năm và độ ẩm tương đối cao. Ngoài ra, một số ngành có công nghệ đặc biệt nó yêu cầu đòi hỏi có một chế độ không khí nghiêm ngặt. Với yêu cầu đó thì chỉ có kỹ thuật điều hòa không khí mới có thể đáp ứng được. Chính bởi nhu cầu cấp thiết đó trong đợt thực hiện đề tài tốt nghiệp này em đã quyết định chọn đề tài: “Thiết kế hệ thống điều hòa không khí cho tòa nhà Trụ sở làm việc kết hợp thương mại và dịch vụ văn phòng cho thuê tại địa chỉ Số 24 – Tổ 46 – Đường Hoàng Quốc Việt – Phường Nghĩa Đô – Quận cầu Giấy – Hà Nội”. Trong quá trình thực tập tốt nghiệp và thực hiện đề tài này, mặc dù đã có nhiều cố gắng và nhận được nhiều sự giúp đỡ từ các thầy cô, bạn bè…, xong do kiến thức chuyên môn còn hạn chế, đặc biệt là về thực tế do vậy không tránh khỏi những thiết sót, em rất mong sự chỉ bảo, đóng góp ý kiến của các thầy cô trong khoa và tất cả các bạn bè để em có thể hoàn thành tốt đề tài tốt nghiệp này. Em xin chân thành cảm ơn Ban giám hiệu Nhà trường, Ban chủ nhiệm khoa Chế biến cùng các thầy cô giáo trong bộ môn Công nghệ kỹ thuật nhiệt - lạnh Trường Đại học Nha trang đặc biệt là Thầy Th.S Lê Như Chính đã tận tình hướng dẫn em trong suốt thời gian vừa qua. Nhân đây em cũng xin gửi lời cảm ơn tới gia đình, bạn bè những người đã tạo điều kiện tốt nhất để em hoàn thành đồ án này. NhaTrang, tháng 6 năm 2011 Sinh viên thực hiện Đinh Văn Trưởng 2 CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ ĐIỀU HÒA KHÔNG KHÍ 1.1. Khái niệm Điều hòa không khí là một ngành khoa học nghiên cứu các phương pháp. Công nghệ và thiết bị tạo ra và duy trì một môi trường không khí phù hợp với công nghệ sản xuất, chế biến hoặc tiện nghi đối với con người, bao gồm các việc tạo ra duy trì và khống chế: - Nhiệt độ. - Độ ẩm. - Sự lưu thông và tuần hoàn không khí. - Bụi và thành phần lạ của không khí. - Chúng ta nên sử dụng khái niệm: + Điều tiết không khí cho công nghệ gia công chế biến. + Điều hòa không khí cho đời sống tiện nghi (phù hợp với sinh lý của con người). + Điều hòa nhiệt độ với nội dung hẹp hơn, mục đích chính là tạo ra nhiệt độ thích hợp. 1.2. Lịch sử ra đời và phát triển Ngay từ thời cổ đại con người đã biết dùng lửa sưởi ấm vào mùa đông và vào mùa hè đã dùng quạt hay tìm kiếm các hang đá để tránh nắng. Hoàng đế thành Rôm Varius Avitus trị vì từ năm 218 đến 222 đã cho đắp cả một núi tuyết trong vườn thượng uyển để mùa hè có thể thưởng ngoạn những ngọn gió mát thổi vào cung điện. Trong cuốn “The Origins of Air Conditioning” đã nhắc đến rất nhiều tài liệu tham khảo và giới thiệu nhiều hình vẽ mô tả những thử nghiệm về điều hoà không khí…. Ví dụ Agricola đã mô tả một công trình bơm không khí xuống giếng mỏ để cung cấp khí tươi cũng như điều hoà nhiệt độ cho công nhân mỏ vào năm 3 1555. Nhà bác học thiên tài Leonardo de Vinci cũng đã thiết kế và chế tạo hệ thống thông gió cho một giếng mỏ. Ở Anh, Humphrey Davy đã trình quốc hội một dự án cải thiện không khí trong tòa nhà quốc hội. Năm 1845 bác sĩ người Mỹ là John Gorrie đã chế tạo máy lạnh nén khí đầu tiên để điều hòa không khí (ĐHKK) cho bệnh viện tư của ông. Chính sự kiện này đã làm cho ông nổi tiếng thế giới và đi vào lịch sử của kỹ thuật điều hoà không khí. Năm 1850 nhà thiên văn học Piuzzi Smith người Scotland lần đầu tiên đưa ra dự án ĐHKK bằng máy lạnh nén khí. Sự tham gia của nhà bác học nổi tiếng Rankine đã làm cho đề tài không những trở lên nghiêm túc mà còn được đông đảo người quan tâm theo dõi. Bắt đầu từ những năm 1860 ở Pháp, FCarré đã đưa ra ý tưỏng về ĐHKK cho các phòng ở và đặc biệt cho các nhà hát. Theo C.Linde , ngay cả vào thời điểm những năm 1890 và sau đó, người ta vẫn chưa hiểu được những yêu cầu vệ sinh của không khí đối với con người cũng như khả năng kinh tế mà ngành kỹ thuật này có thể tạo ra, tuy rằng không có khó khăn gì về mặt kỹ thuật. Năm 1894, Cty Lind xây dựng một hệ thống ĐHKK bằng máy lạnh amoniac dùng làm lạnh và khử ẩm không khí mùa hè. Dàn lạnh đặt trên trần nhà, không khí đối lưu tự nhiên, không khí lạnh đi từ từ xuống phía dưới do mật độ lớn hơn. Máy lạnh đặt dưới tầng hầm. Năm 1901, một công trình khống chế nhiệt độ dưới 280C với độ ẩm thích hợp cho phòng hòa nhạc ở Monte Carlo được khánh thành. Không khí được đưa qua buồng phun nước với nhiệt độ 100C rồi cấp vào phòng. Năm 1904, trạm điện thoại ở Hamburg được duy trì nhiệt độ mùa hè dưới 230C và độ ẩm 70%. Năm 1910 Cty Borsig xây dựng các hệ thống ĐHKK ở Koeln và Rio de Janeiro. Các công trình này chủ yếu mới là khống chế nhiệt độ, chưa đạt được sự hoàn thiện và đấp ứng các yêu cầu kỹ thuật cần thiết. Nhưng cũng từ lúc này đã bắt đầu hình thành hai xu hướng cơ bản là điều hòa tiện nghi cho các phòng ở và điều hòa công nghệ phục vụ cho các nhu cầu sản xuất. 4 Đúng vào thời điểm này thì xuất hiện một nhân vật quan trọng đã đưa ngành ĐHKK của Mỹ cũng như của thế giới đến một bước phát triển vượt bậc, đó chính là Willis H. Carrier. Chính ông là người đưa ra định nghĩa ĐHKK là kết hợp sưởi ấm, làm lạnh, gia ẩm, hút ẩm, lọc và rửa không khí, tự động duy trì khống chế trạng thái không khí không đổi phục vụ mọi yêu cầu tiện nghi hoặc công nghệ. Năm 1911, Carrier lần đầu tiên xây dựng ẩm đồ của không khí ẩm và cắt nghĩa tính chất nhiệt của không khí ẩm và các phương pháp xử lý để đạt được các trạng thái không khí yêu cầu, ông là người đi đầu trong việc xây dựng cơ sở lý thuyết cũng như phát minh, thiết kế, chế tạo ra các thiết bị và hệ thống ĐHKK. Môi chất lạnh được sử dụng trong hệ thống rất quan trọng và được lựa chon cẩn thận: ammoniac, dioxit sunfua độc, CO2 có áp suất ngưng quá cao…Đến năm 1930 hãng Du Pont de Nemours và Co(Mỹ) đã sản xuất ra môi chất lạnh Freon. Từ đó ĐHKK mới có những tiến bộ nhảy vọt, và cho đến nay thi ĐHKK đã thực sự trở thành không thể thiếu trong cuộc sống của con người cũng như các ngành nghề kinh tế khác của xã hội. Ngoài việc điều hòa tiện nghi cho các phòng có người như nhà ở, nhà hàng, nhà hát, rạp chiếu phim, hội trường, phòng họp, khách sạn, trường học, văn phòng…mà khi đó ở Châu Âu vẫn coi là xa xỉ và sang trọng thì việc điều hòa công nghệ cũng đã được công nhận. Điều hòa công nghệ bao gồm nhiều lĩnh vực công nghệ sản xuất khác nhau trong đó có sợi dệt, thuốc lá, in ấn, phim ảnh, dược liệu, đồ da, quang học, điện tử, cơ khí chính xác và một loạt các phòng thí nghiệm khác nhau. Ngoài ra ĐHKK còn được sử dụng nhiều trong lĩnh vực giao thông vận tải. Ở Mỹ, từ năm 1945 ĐHKK trong ngành đường sắt phát triển đến mức không còn một toa xe lửa chở người nào mà không được điều hòa. Việc điều hòa không khí trên máy bay cũng trở lên hết sức quan trọng, vì vậy nó được chú trọng phát triển ngày càng hiện đại, đáp ứng nhu cầu sử dụng tiện nghi cho con người ngày càng cao. 5 ĐHKK còn tác động mạnh mẽ đến sự phát triển của bơm nhiệt, một loại máy lạnh dung để sưởi ấm trong mùa đông. Năm 1852 bơm nhiệt đầu tiên đã được Wiliam Thomson sáng chế. Trải qua thời gian dài phát triển, người ta đã kết hợp cả điều hòa làm lạnh và sưởi ấm thành loại máy điều hòa hai chiều mà ngày nay được sử dụng rất phổ biến. Tuy nhiên giá thành cũng như chi phí vận hành của loại máy điều hòa hai chiều này là khá cao. Đối với Việt Nam là nước có khí hậu nhiệt đới nóng ẩm. Bởi vậy điều hoà không khí có ý nghĩa quan trọng đối với đời sống con người và sản xuất. Cùng với sự phát triển của kinh tế cả nước trong những năm gần đây thì nhu cầu về kỹ thuật lạnh nói chung và điều hoà không khí nói riêng đang gia tăng mạnh mẽ. Có thể thấy rằng hầu như trong tất cả các nhà cao ốc, văn phòng, bệnh viện, khách sạn, nhiều phân xưởng sản xuất đã được trang bị hệ thống điều hoà không khí nhằm tạo môi trường dễ chịu và tiện nghi cho con người. Đối với nước ta nhu cầu về điều hoà không khí là rất lớn, các thiết bị được nhập từ nhiều nước khác nhau ngày một nhiều và hiện đại. 1.3. Vai trò và ý nghĩa của ĐHKK trong đời sống & sản xuất 1.3.1. Vai trò của ĐHKK đối với con người Sức khoẻ con người là một trong những yếu tố quan trọng quyết định đến năng suất lao động. Một trong những mục đích là nâng cao sức khỏe con người đó là tạo ra cho con người điều kiện vi khí hậu thích hợp. Bởi vì nhiệt độ bên trong cơ thể con người luôn giữ ở khoảng 370C (đối với người bình thường). Do đó để duy trì ổn định nhiệt độ của phần bên trong cơ thể, con người luôn thải ra một lượng nhiệt ra môi trường xung quanh. Quá trình thải nhiệt này thông qua 3 hình thức cơ bản: đối lưu, bức xạ và bay hơi. Để quá trình thải nhiệt đó diễn ra thì phải tạo ra một không gian có nhiệt độ và độ ẩm phù hợp với cơ thể con người. Hệ thống điều hoà không khí để tạo ra môi trường tiện nghi, đảm bảo chất lượng cuộc sống cao hơn. Nước ta thuộc vùng khí hậu nhiệt đới nóng ẩm gió mùa, nhiệt độ trung bình năm và độ ẩm tương đối cao. Với nhiệt độ và độ ẩm cao cộng vào đó là bức xạ 6 mặt trời qua cửa kính, nhất là những toà nhà có kiến trúc hiện đại có diện tích kính lớn, thiết bị chiếu sáng, thiết bị điện - điện tử.... làm cho nhiệt độ không khí trong phòng tăng cao, vượt xa giới hạn tiện nghi nhiệt đối với con người. Để đảm bảo cho con người có một môi trường sống thoả mái thì chỉ có điều hoà không khí mới giải quyết được vấn đề nêu trên. Kinh tế nước ta hiện nay đã có bước phát triển đáng kể, đời sống của nhân dân ngày càng được cải thiện, cho nên điều hoà không khí dân dụng đang phát triển mạnh mẽ. Do đó mà điều hoà không khí không còn xa lạ với người dân thành thị. Trong ngành y tế, nhiều bệnh viện đã trang bị hệ thống điều hoà không khí trong các phòng điều trị bệnh nhân để tạo ra môi trường vi khí hậu tối ưu giúp người bệnh nhanh chóng phục hồi sức khoẻ. Điều hoà không khí tạo ra các phòng vi khí hậu nhân tạo với độ trong sạch tuyệt đối của không khí và nhiệt độ, độ ẩm được khống chế ở mức tối ưu để tiến hành các quá trình y học quan trọng . 1.3.2. Vai trò của ĐHKK đối với sản xuất Trong công nghiệp ngành điều hoà không khí đã có bước tiến nhanh chóng. Ngày nay người ta không thể tách rời kỹ thuật điều hoà không khí với các ngành khác như cơ khí chính xác, kỹ thuật điện tử và vi điện tử, kỹ thuật phim ảnh, máy tính điện tử, kỹ thuật quang học... Để đảm bảo chất lượng của sản phẩm, để đảm bảo máy móc, thiết bị làm việc bình thường cần có những yêu cầu nghiêm ngặt về các điều kiện và thông số của không khí như thành phần độ ẩm, nhiệt độ, độ chứa bụi và các loại hoá chất độc hại khác.... Ví dụ như trong ngành công nghiệp kỹ thuật điện thì để sản xuất được dụng cụ điện cần khống chế nhiệt độ trong khoảng từ 200C đến 220C, độ ẩm từ 50 đến 60%. Trong ngành cơ khí, chế tạo dụng cụ đo lường, dụng cụ quang học, độ trong sạch và ổn định của nhiệt độ và độ ẩm là điều kiện quyết định cho chất lượng, độ chính xác của sản phẩm. Nếu các linh kiện, chi tiết của máy đo, kính quang học được chế tạo trong điều kiện nhiệt độ và độ ẩm không ổn định làm cho độ co dãn khác nhau về kích thước của chi tiết sẽ làm giảm độ chính xác của máy 7 móc. Bụi thâm nhập vào bên trong máy sẽ làm tăng độ mài mòn giữa các chi tiết dụng cụ chóng hư hỏng, chất lượng giảm sút rõ rệt. Trong công nghiệp sợi và dệt, điều hoà không khí có ý nghĩa quan trọng. Khi độ ẩm không khí cao, độ dính kết, ma sát giữa các sợi bông sẽ lớn và quá trình kéo sợi sẽ khó khăn, ngược lại độ ẩm quá thấp sẽ làm cho sợi dễ bị đứt, năng suất kéo sợi sẽ bị giảm. Trong công nghiệp chế biến thực phẩm, nhiều quá trình công nghệ đòi hỏi có môi trường không khí thích hợp. Nếu độ ẩm quá thấp sẽ làm cho sản phẩm khô hanh, giảm khối lượng và chất lượng sản phẩm. Ngược lại độ ẩm quá cao cộng với nhiệt độ cao thì đó là môi trường tốt cho vi sinh vật phát triển làm giảm chất lượng sản phẩm hoặc phân huỷ sản phẩm. Bên cạnh đó lượng nhiệt và hơi ẩm toả ra bên trong phân xưởng tương đối lớn, thường xảy ra hiện tượng đọng sương trên bề mặt kết cấu bao che hoặc bề mặt thiết bị, máy móc gây mất vệ sinh tạo điều kiện cho vi khuẩn, vi sinh vật phát triển. Tất cả các vấn đề bất lợi đó đều có thể giải quyết bằng điều hoà không khí. Trong công nghiệp chế biến và sản xuất chè, quá trình vo chè, ủ lên men có tác dụng làm cho chất dinh dưỡng trong lá chè tiếp xúc với không khí và oxy hoá kết hợp với các quá trình biến đổi sinh hoá khác tạo ra các axit amin, giữ màu sắc và hương vị thơm ngon của chè. Các quá trình này đòi hỏi phải được tiến hành ở điều kiện mát mẻ và độ ẩm thích hợp. Các thông số của môi trường không khí trong các nhà máy sản xuất phim, giấy ảnh cũng cần được duy trì ở mức nhất định và chặt chẽ bằng hệ thống điều hoà không khí. Bụi rất dễ bám vào bề mặt phim, giấy ảnh làm giảm chất lượng sản phẩm. Nhiệt độ cao trong phân xưởng làm nóng chảy lớp thuốc ảnh phủ trên bề mặt phim. Ngược laị độ ẩm cao làm cho sản phẩm dính bết vào nhau. Điều hoà không khí còn tác động mạnh mẽ đến sự phát triển của bơm nhiệt, một loại máy lạnh dùng để sưởi ấm vào mùa đông. Bơm nhiệt thực ra là một máy lạnh với khác biệt là ở mục đích sử dụng. Gọi là máy lạnh khi người ta sử dụng 8 hiệu ứng lạnh ở thiết bị bay hơi còn gọi là bơm nhiệt khi sử dụng nguồn nhiệt lấy từ thiết bị ngưng tụ. Ở các nước tiên tiến, các chuồng trại chăn nuôi của công nghiệp sản xuất thịt sữa được điều hoà không khí để có thể đạt được tốc độ tăng trọng cao nhất, vì gia súc và gia cầm cần có khoảng nhiệt độ, độ ẩm thích hợp để tăng trọng và phát triển. Ngoài khoảng nhiệt độ và độ ẩm đó, quá trình phát triển và tăng trọng giảm xuống và nếu vượt qua giới hạn nhất định chúng có thể bị sút cân hoặc bệnh tật. Còn rất nhiều quá trình công nghệ khác cần đến hệ thống điều hoà không khí để đảm bảo duy trì các thông số nhiệt độ, độ ẩm của không khí thích hợp đem lại hiệu quả sản xuất cao. 1.4. Các vấn đề môi trường trong điều hòa không khí 1.4.1. Sự ô nhiễm không khí và vấn đề thông gió Một trong những vấn đề cơ bản là hệ thống điều hòa không khí cần chú ý tới việc thông gió cho không gian điều hòa. Không gian cần điều hòa không khí là tương đối kín, trong không gian có sự hiện diện của con người và có sự tồn tại của đủ loại vật dụng khác nhau. Bên cạnh đó còn có sự ảnh hưởng của bụi và các vật thể nhỏ li ti có sẵn trong không khí, chính con người và vật dụng là nguyên nhân gây ra sự ô nhiễm không khí như: - Do hít thở - Do hút thuốc lá - Do các loại mùi khác thoát ra từ cơ thể 1.4.2. Các tiêu chuẩn môi trường trong điều hòa không khí Để đáp ứng nhu cầu ngày càng cao trong sinh hoạt, trong hoạt động sản xuất, gia công, chế biến. Với mục tiêu nâng cao năng suất, chất lượng sản phẩm phục vụ yêu cầu công nghệ, cải thiện điều kiện lao động, người ta đã đưa ra các tiêu chuẩn về điều hòa không khí và thông gió về : - Nhiệt độ - Độ ẩm 9 - Tiếng ồn 1.4.3. Ảnh hưởng của môi trường đối với con người *Ảnh hưởng của nhiệt độ: Khi nhiệt độ xung quanh giảm xuống, cường độ trao đổi nhiệt đối lưu giữa cơ thể người với môi trường sẽ tăng. Cường độ này càng tăng lên khi độ chênh lệch nhiệt độ giữa bề mặt cơ thể và nhiệt độ môi trường không khí càng tăng, khi độ chênh lệch quá lớn thì cơ thể mất nhiệt càng lớn, đến một mức nào đó thì sẽ cảm thấy khó chịu và ớn lạnh. Nhiệt độ thích hợp với con người, con người cảm thấy dễ chịu thoải mái nhất ở nhiệt độ nào đó còn phụ thuộc vào các yếu tố như là mùa hè hay mùa đông, trạng thái lao động của con người. Về mùa đông, nhiệt độ mà con người cảm thấy thoải mái, dễ chịu nhất là t = 18÷24 0C, về mùa hè là khoảng nhiệt độ t = 20÷28 0C với tất cả các trạng thái lao động và nghỉ ngơi. *Ảnh hưởng của độ ẩm: Độ ẩm của không khí sẽ quyết định đến độ bay hơi nước từ cơ thể ra môi trường nếu độ ẩm tương đối giảm xuống, lượng ẩm bốc ra từ cơ thể càng tăng điều đó có nghĩa là cơ thể thải nhiệt ra môi trường càng nhiều. Độ ẩm thích hợp nhất đối với cơ thể con người là φ = 60÷70 %. *Ảnh hưởng của tốc độ dòng không khí: Tùy vào mức độ chuyển động của dòng không khí mà lượng ẩm bay hơi nhiều hay ít. Tốc độ chuyển động của dòng không khí chỉ ảnh hưỏng đến tốc độ bay hơi ẩm mà còn ảnh hưởng đến sự trao đổi nhiệt bằng đối lưu. Quá trình đối lưu càng mạnh khi dòng không khí chuyển động càng lớn. Có nhiều cách đánh giá tổng hợp cả 3 yếu tố trên để tìm ra miền trạng thái vi khí hậu thích hợp với điều kiện sống của con người (hay còn gọi là miền tiện nghi). Tuy nhiên miền tiện nghi cũng chỉ có tính tương đối, vì nó còn phụ thuộc vào cường độ lao động và thói quen của từng người. Trong điều kiện lao động nhẹ hoặc tĩnh tại có thể đánh giá điều kiện tiện nghi theo nhiệt độ hiệu quả tương đương :