Tài liệu Thiết kế hệ thống điều hòa không khí cho trung tâm thương mại nha trang center, nha trang, khánh hòa

i MỤC LỤC MỤC LỤC ................................................................................................................... i DANH MỤC HÌNH ................................................................................................. vii Lời Mở Đầu ............................................................................................................... ix CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ ĐIỀU HÒA KHÔNG KHÍ ....................................1 1.1 Sự hình thành và phát triển của kỹ thuật điều hòa không khí ...............................1 1.2 Ứng dụng của kỹ thuật điều hòa không khí ..........................................................1 1.3 Lịch sử phát triển của điều hòa không khí ở Việt Nam .......................................2 1.4 Mục đích – ý nghĩa của điều hòa không khí .........................................................3 CHƯƠNG 2 KHẢO SÁT CÔNG TRÌNH CẦN ĐIỀU HOÀ, LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ ..........................................................................................5 2.1 Giới thiệu công trình. ............................................................................................5 2.2 Phân tích đặc điểm công trình và lựu chọn phương án thiết kế ............................7 2.2.1 Phân tích đặc điểm của các hệ thống điều hòa không khí hiện nay ...............7 2.2.1.1 Hệ thống điều hòa cục bộ ........................................................................7 2.2.1.2 Máy điều hòa cửa sổ ...............................................................................8 2.2.1.3 Máy điều 2 cục .........................................................................................9 2.2.1.4 Hệ thống điều hòa tổ hợp gọn ...............................................................10 2.2.1.5 Máy điều hòa nguyên cụm ....................................................................10 2.2.1.6 Máy điều hòa VRV ................................................................................11 2.2.1.7 Hệ thống điều hòa trung tâm nước ........................................................14 2.2.2 Lựa chọn phương án thiết kế: .......................................................................24 2.3 Chọn các thông số thiết kế ..................................................................................25 2.3.1 Các thông số thiết kế trong nhà ....................................................................25 2.3.2 Các thông số thiết kế ngoài nhà....................................................................25 2.3.3 Nhiệt độ ngưng tụ .........................................................................................27 2.3.4 Gió tươi và hệ số trao đổi không khí ............................................................27 2.3.5 Độ ồn cho phép .............................................................................................28 2.3.6 Tốc độ không khí ..........................................................................................28 CHƯƠNG 3 TÍNH NHIỆT TẢI CHO CÔNG TRÌNH, CHỌN MÁY VÀ THIẾT BỊ ..................................................................................................................29 3.1 TÍNH TOÁN NHIỆT TẢI LẠNH ....................................................................29 ii 3.1.1 Tổn thất do bức xạ qua kính Q11 ..................................................................29 3.1.2 Nhiệt hiện truyền qua kết cấu bao che Q2 ....................................................36 3.1.2.1 Nhiệt hiện truyền qua trần, sàn hoặc nền Q21 ........................................36 3.1.2.2 Nhiệt hiện truyền qua vách Q22 .............................................................37 3.1.3 Nhiệt tỏa ra do máy móc thiết bị trong phòng Q3 ........................................39 3.1.3.1 Nhiệt hiện toả do đèn chiếu sáng Q31 ....................................................39 3.1.3.2 Nhiệt hiện do máy móc toả ra Q32 .........................................................40 3.1.4 Nhiệt hiện và ẩn do người toả ra Q4 .............................................................42 3.1.5 Nhiệt hiện và ẩn do gió tươi mang vào Q5 ...................................................43 3.1.6 Nhiệt hiện và ẩn do gió lọt Q6 ......................................................................43 3.1.7 Tính toán phụ tải lạnh chọn thiết bị ..............................................................45 3.2 Thành lập và tính toán sơ đồ điều hòa không khí ...............................................45 3.2.1 Thành lập sơ đồ điều hòa không khí ...........................................................45 3.2.2 Tính toán sơ đồ điều hòa không khí. ............................................................47 3.2.2.1 Điểm gốc và hệ số nhiệt hiện SHF: .......................................................47 3.2.2.2 Hệ số nhiệt hiện phòng RSHF ( Room Sensible Heat Factor)  hf ......48 3.2.2.3 Hệ số nhiệt hiện tổng GSHF (Grand sensible heat factor) εht ...............48 3.2.2.4 Hệ số đi vòng (Bypass factor) εBF..........................................................49 3.2.2.5 Hệ số nhiệt hiện hiệu dụng ESHF (Effective Sensible Heat Factor) .............. 50 3.2.2.6 Nhiệt độ đọng sương của thiết bị ...........................................................51 3.2.2.7 Nhiệt độ không khí sau dàn lạnh ...........................................................51 3.2.2.8 Tính toán lưu lượng không khí qua các dàn lạnh. .................................52 3.3 Tính chọn máy và thiết bị....................................................................................53 3.3.1 Tính chọn FCU .............................................................................................53 3.3.2 Tính chọn Chiler ...........................................................................................54 3.3.4 Tính chọn tháp giải nhiệt ..............................................................................54 CHƯƠNG 4 THIẾT KẾ ĐƯỜNG ỐNG GIÓ CẤP, GIÓ THẢI VÀ THÔNG GIÓ .............................................................................................................56 4. TÍNH TOÁN THIẾT KẾ ĐƯỜNG ỐNG GIÓ CẤP, GIÓ THẢI ........................56 4.1 Giới thiệu chung ..................................................................................................56 4.2 Các thiết bị chính trên đường ống gió .................................................................57 4.2.1 Ống gió Quạt gió ..........................................................................................57 4.2.2 Quạt gió ........................................................................................................57 4.2.3 Miệng gió cấp ...............................................................................................57 iii 4.3 Tính toán đường ống gió cấp ..............................................................................60 4.3.1 Phương pháp thiết kế đường ống gió ...........................................................60 4.3.2 Tính toán đường ống ....................................................................................61 4.4 Tính toán đường ống cấp gió tươi .......................................................................64 4.4.1 Tính toán kích thước đường ống ..................................................................64 4.4.2 Tính tổn thất áp suất trên đường ống và chọn quạt cấp gió tươi ..................68 4.4.2.1 Cơ sở lý thuyết .......................................................................................68 4.4.2.2 Tính tổn thất trên đường ống cấp gió tươi: ............................................72 4.4.3 Chọn quạt......................................................................................................76 4.4.3.1 Cơ sở lý thuyết .......................................................................................76 II. TÍNH TOÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG THÔNG GIÓ, HÚT KHÓI. ...................79 4.1 Tính toán hệ thống hút khí thải nhà vệ sinh ........................................................79 4.1.1 Tính cho toilet: .............................................................................................80 Ví dụ ta tính cho phòng toilet tầng G: ...............................................................80 4.1.2 Tính chọn quạt ..............................................................................................83 4.1.3 Nguyên lý điều khiển hoạt động của quạt hút toilet cho các tầng ................88 4.2 Tính toán thông gió tầng hầm. ............................................................................88 4.2.1 Hệ thống thông gió .......................................................................................89 4.2.2.1 Hệ thống hút khí thải cho tầng hầm .......................................................93 4.2.2.2 Hệ thống hút khói cho tầng hầm khi có cháy ........................................94 CHƯƠNG 5 TÍNH THIẾT KẾ ĐƯỜNG ỐNG NƯỚC ..........................................97 5.1 Lựa chọn sơ đồ hệ thống đường ống nước lạnh ..................................................97 5.2 Tính toán thiết kế hệ thống đường ống nước ......................................................98 5.2.1 Tính toán đường ống dẫn nước lạnh ..........................................................98 5.2.2 Tính toán đường kính ống giải nhiệt ........................................................104 5.2.3 Tính toán đường ống bypass ......................................................................105 5.3 Tính tổn thất áp suất và chọn bơm ....................................................................106 5.3.1 Tính tổn thất và chọn bơm trên đường ống cấp nước lạnh ......................108 5.3.2 Tính tổn thất và chọn bơm trên đường nước giải nhiệt ..............................111 5.4 Tính toán đường cấp nước bổ sung cho tháp giải nhiệt, chọn bơm và két nước ......... 115 5.5 Chọn hệ thống xử lý nước (Water softener) .....................................................117 5.6 Tính toán thể tích và chọn bình giãn nở ............................................................117 CHƯƠNG 6 TỰ ĐỘNG HÓA VÀ VẬN HÀNH HỆ THỐNG ............................119 6.1 Chức năng nhiệm vụ của hệ thống điều khiển ..................................................119 iv 6.2 Điều khiển hệ thống Chiller – Tháp giải nhiệt ..................................................119 6.2.1 Điều khiển chiller và bơm nước lạnh .........................................................121 6.2.2 Điều khiển van By-pass ..............................................................................123 6.2.3 Điều khiển hệ thống tháp giải nhiệt............................................................124 6.3 Nguyên lý điều khiển FCU ...............................................................................126 Bình luận .................................................................................................................128 I.Phân tích công trình ..............................................................................................128 II. Hệ thống quản lí công trình, ứng dụng để tiết kiệm chi phí vận hành: ..............129 1. BMS – Hệ thống quản lý tòa nhà ........................................................................129 2.Một số lợi ích của hệ BMS có thể kể đến là: .......................................................130 3.Quản lý điện năng ................................................................................................131 4. Hệ thống quản lý cơ sở vật chất ..........................................................................132 Tài liệu tham khảo ...................................................................................................135 II. Bảng kích thước của công trình ..........................................................................136 II.1 Bảng kích thước trần ........................................................................................136 II.2 Bảng kích thước tầng G ....................................................................................136 II.3 Bảng kích thước tầng 1 .....................................................................................137 II.4 Bảng kích thước tầng 2 .....................................................................................138 II.5 Bảng kích thước tầng 3:....................................................................................139 II.6 Bảng kích thước tầng 4:....................................................................................139 II.7 Bảng kích thước tầng 5:....................................................................................140 III. Bảng tính toán nhiệt ..........................................................................................140 III.1. Bảng tính toán nhiệt Q1 ..................................................................................140 III.1.1 Bảng tính toán nhiệt Q1 của tầng G..............................................................140 III.1.2 Bảng tính toán nhiệt Q1 của tầng 1 ..............................................................141 III.1.3 Bảng tính toán nhiệt Q1 của tầng 2 ..............................................................141 III.1.4 Bảng tính toán nhiệt Q1 của tầng 3 ..............................................................142 III.1.5 Bảng tính toán nhiệt Q1 của tầng 4 ..............................................................142 III.1.6 Bảng tính toán nhiệt Q1 của tầng 5 ..............................................................143 III.2 Bảng tính toán nhiệt truyền qua trần sàn Q21 ..................................................143 III.2.1 Bảng tính toán nhiệt Q21 của tầng G ............................................................143 III.2.2 Bảng tính toán nhiệt Q21 của tầng 1 .............................................................144 III.3 Bảng tính toán nhiệt truyền qua tường Q22 .....................................................145 III.3.1 Bảng tính toán nhiệt truyền qua tường Q2 của tầng G. ................................145 v III.3.2 Bảng tính toán nhiệt truyền qua tường Q2 của tầng 1 ..................................147 III.3.3 Bảng tính toán nhiệt truyền qua tường Q2 của tầng 2 ..................................148 III.3.4 Bảng tính toán nhiệt truyền qua tường Q2 của tầng 3 ..................................148 III.3.5 Bảng tính toán nhiệt truyền qua tường Q2 của tầng 4 ..................................149 III.3.6 Bảng tính toán nhiệt truyền qua tường Q2 của tầng 5 ..................................151 III.4.1 Bảng tính toán nhiệt do máy móc thiết bị Q3 của tầng G.............................151 III.4.2 Bảng tính toán nhiệt do máy móc thiết bị Q3 của tầng 1 .............................152 III.4.3 Bảng tính toán nhiệt do máy móc thiết bị Q3 của tầng 2 .............................153 III.4.4 Bảng tính toán nhiệt do máy móc thiết bị Q3 của tầng 3 .............................154 III.4.5 Bảng tính toán nhiệt do máy móc thiết bị Q3 của tầng 4 .............................154 III.4.6 Bảng tính toán nhiệt do máy móc thiết bị Q3 của tầng 5 .............................155 III.5.1 Bảng tính toán nhiệt do con người Q4 của tầng G .......................................156 III.5.2 Bảng tính toán nhiệt do con người Q4 của tầng 1 ........................................157 III.5.3 Bảng tính toán nhiệt do con người Q4 của tầng 2 ........................................158 III.5.4 Bảng tính toán nhiệt do con người Q4 của tầng 3 ........................................159 III.5.5 Bảng tính toán nhiệt do con người Q4 của tầng 4 ........................................159 III.5.6 Bảng tính toán nhiệt do con người Q4 của tầng 5 ........................................160 III.6.1 Bảng tính toán nhiệt do gió tươi mang vào Q5 của tầng G ..........................160 III.6.2 Bảng tính toán nhiệt do gió tươi mang vào Q5 của tầng 1 ...........................161 III.6.3 Bảng tính toán nhiệt do gió tươi mang vào Q5 của tầng 2 ...........................162 III.6.4 Bảng tính toán nhiệt do gió tươi mang vào Q5 của tầng 3 ...........................163 III.6.5 Bảng tính toán nhiệt do gió tươi mang vào Q5 của tầng 4 ...........................164 III.6.6 Bảng tính toán nhiệt do gió tươi mang vào Q5 của tầng 5 ...........................165 III.7.1 Bảng tính toán nhiệt do gió lọt Q6 của tầng G .............................................166 III.7.2 Bảng tính toán nhiệt do gió lọt Q6 của tầng 1 ..............................................168 III.7.3 Bảng tính toán nhiệt do gió lọt Q6 của tầng 2 ..............................................169 III.7.4 Bảng tính toán nhiệt do gió lọt Q6 của tầng 3 ..............................................170 III.7.5 Bảng tính toán nhiệt do gió lọt Q6 của tầng 4 ..............................................170 III.7.6 Bảng tính toán nhiệt do gió lọt Q6 của tầng 5 ..............................................171 III.8.1 Các hệ số nhiệt hiện .....................................................................................171 III.9 bảng tính toán nhiệt độ đọng sương của các phòng ........................................175 III.10 bảng thống kê chọn máy của các tầng ...........................................................179 IV.1 bảng tính toán kích thước ống gió của FCU ...................................................183 IV.2 bảng tính toán kích thước ống gió của AHU của các tầng .............................185 vi IV.3 bảng thông kê kết quả tính toán đường ống cấp gió tươi ...............................191 IV.4 bảng thông kê kết quả tính toán trở lực đường ống cấp gió tươi. ...................193 Tổn thất qua cút .......................................................................................................193 IV.5 bảng thông kê kết quả tính toán đường ống gió của toilet. .............................194 IV.6bảng thông kê kết quả tính toán trở lực cho đường ống gió của toilet. ...........195 V.1 bảng thông kê kết quả tính toán đường ống nước lạnh. ...................................196 VI. Thông số của thiết bị .........................................................................................199 VI.1 AHU ................................................................................................................199 VI.2 FCU .................................................................................................................200 VI.3 CHILLER ........................................................................................................202 .................................................................................................................................202 vii DANH MỤC HÌNH Hình 2.1 Cấu tạo của máy nén cửa sổ .........................................................................8 Hình 2.2. Cấu tạo máy điều hòa dạng tách .................................................................9 Hình 2.3. Sơ hệ thống VRV ......................................................................................12 Hình 2.4. Sơ đồ lắp đặt hệ thống VRV .....................................................................12 Hình 2.5 sơ đồ hệ thống trung tâm với chiller giải nhiệt nước .................................15 Hình 2.6. Hệ thống lưu lượng không đổi sử dụng van 3 ngả. ...................................16 Hình 2.7. Hệ thống lưu lượng không đổi sử dụng van 2 ngả. ...................................17 Hình 2.8. Sơ đồ hệ thống Decoupled ........................................................................17 Hình 2.9. Sơ đồ nguyên lý điều khiển hệ thống Decoupled. ...................................18 Hình 2.10. Sơ đồ hệ thống VPF. ...............................................................................20 Hình 2.11. Sơ đồ nguyên lý hoạt động hệ thống VPF. .............................................21 Hình 2.12. Sơ đồ nguyên lý hoạt động hệ thống Decoupled với bơm sơ cấp biến tần. .....................................................................................................................23 Hình 3.1 Sơ đồ mặt bằng khu thương mại tầng G. ...................................................32 Hình 3.2. Sự thay đổi nhiệt bức xạ tại các thời điểm khác nhau trong ngày của văn caffe shop trong tháng 12.............................................................................34 Hình 3.3 Sơ đồ tuần hoàn không khí một cấp trên ẩm đồ Carrrier. .........................47 Hình 3.4 Điểm gốc G và thang chia hệ số nhiệt hiện của ẩm đồ. .............................48 Hình 3.5. Hệ số nhiệt hiện hiệu dụng và cách xác định nhiệt độ điểm đọng sương của thiết bị trên ẩm đồ Carrie. ........................................................................51 Hình 3.6 Sơ đồ tuần hoàn không khí một cấp văn phòng caffe shop tầng G..........54 Hình 4.1.Sơ đồ đường ống dẫn gió lạnh từ FCU tới các miệng thổi. .......................61 Hình 4.2. Sơ đồ cấp gió tươi cho các FCU. ..............................................................64 Hình 4.3. Sơ đồ cấp gió tươi cho các FCU. ..............................................................67 Hình 4.4. loại Côn giảm. ...........................................................................................70 Hình 4.5. Đồ thị đặc tính của quạt. ...........................................................................77 Hình 4.6. Co 900 tiết diện hình chư nhật. ..................................................................84 viii Hình 4.7. Cút 900 thẳng góc tiết diện hình chữ nhật. ................................................92 Hình 4.8. Cút 900 cong đều tiết diện hình chữ nhật. ................................................95 Hình 4.9. Cút 900 cong đều tiết diện hình chữ nhật. ................................................96 Hình 5.1. Sơ đồ bố trí đường ống nước. ...................................................................97 Hình 5.3.Sơ đồ bố trí đường nước tháp giả nhiệt. ...................................................105 Hình 5.4. đồ thị đường đặc tính của quạt KDN 125 – 400. ....................................110 Hình 5.5. Sơ đồ nguyên lý hệ thống giải nhiệt........................................................113 Hình 5.6 Đồ thị đường đặc tính của bơm KDN 100-400. .......................................114 Hình 6.1 Sơ đồ nguyên lý điều khiển phòng máy chiller (chiller plant contronller) ......... 120 Hình 6.2. Sơ đồ điều khiển van Bypass. .................................................................123 Hình 6.3 Sơ đồ nguyên lý điều khiển FCU. ...........................................................126 ix Lời Mở Đầu Ngày nay cùng với sự phát triển của khoa học kỹ thuật nói chung, ngành Kỹ Thuật Lạnh và Điều Hòa Không Khí nói riêng cũng đã và đang phát triển mạnh mẽ, đặc biệt trong những năm gần đây nó ngày càng trở lên đặc biệt quan trọng và thậm chí là không thể thiếu trong các ngành khoa học kỹ thuật công nghệ cao, trong sản xuất như: công nghệ chế biến thủy sản, y tế, điện tử, dệt may, công nghệ sinh học, cơ khí chính xác…Ngoài ra điều hòa không khí là không thể thiếu trong các tòa nhà, khách sạn, văn phòng…nơi mà nhu cầu về điều kiện tiện nghi của con người ngày càng được nâng cao. Với đặc điểm khí hậu nóng ẩm như ở nước ta, thì việc áp dụng kỹ thuật điều hòa không khí vào phục vụ sản xuất và đời sống ở nước ta là hết sức quan trọng trong xu thế hội nhập hiện nay. Với những lý do trên, em chọn đề tài: Thiết kế hệ thống điều hòa không khí cho trung tâm thương mại Nha Trang Center, Nha Trang – Khánh Hòa. Mặc dù đã có nhiều cố gắng trong quá trình thực hiện đồ án, song vẫn còn những sai sót. Em rất mong được sự góp ý của quý thầy cô, để đồ án của em được hoàn thiện hơn. Em xin gửi lời cảm ơn chân thành tới thầy Ngô Đăng Nghĩa đã trực tiếp hướng dẫn em thực hiện đồ án và các thầy cô trong bộ môn nhiệt tình giúp đỡ em hoàn thành đò án này. Nha Trang, tháng 6 năm 2011 Sinh viên thực hiện Nguyễn Thành Ghin 1 CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ ĐIỀU HÒA KHÔNG KHÍ 1.1 Sự hình thành và phát triển của kỹ thuật điều hòa không khí Để cân bằng, điều chỉnh không khí trong môi trường sống, từ xa xưa con người đã biết sử dụng các biện pháp để tác động vào nó như: đốt lửa sưởi ấm mùa đông, dùng quạt gió để làm mát, hay tìm các hang động mát mẻ, ấm cúng để ở…Tuy nhiên vẫn chưa hề có khái niệm và hiểu biết về thông gió và điều hòa không khí. Mãi đến năm 1845, một Bác sĩ người Mỹ tên John Gorrie đã chế tạo ra máy nén khí đầu tiên để điều hòa không khí cho bệnh viện tư của ông. Chính sự kiện này đã làm ông nổi tiếng và đi vào lịch sử của ngành kỹ thuật điều hòa không khí. Từ đó khái niệm về điều hòa không khí được hình thành và ngày càng nhiều công trình nghiên cứu, tìm hiểu về điều hòa không khí và ứng dụng của nó trong đời sống. Bởi vậy ngành kỹ thuật điều hòa không khí ngày càng được hoàn thiện và phát triển mạnh mẽ cho đến ngày nay nó đã trở thành một bộ phận không thể thiếu đối với cuộc sống con người. Sự có mặt của điều hòa không khí và chất lượng của nó đã trở thành một tiêu chí để đánh giá mức độ hiện đại và chất lượng của một công trình cũng như của cuộc sống ngày nay. 1.2 Ứng dụng của kỹ thuật điều hòa không khí - Điều hoà trong sinh hoạt, đời sống: nhà ở, nhà hàng , nhà hát, rạp chiếu phim, hội trường, phòng họp, khách sạn, văn phòng,… đặt biệt trong các ngành y tế, văn hoá, thể thao, du lịch…điều hoà không khí thay đổi theo mùa, thậm chí cả theo giờ trong một ngày, thay đổi theo tuỳ vùng dân cư. - Điều hoà trong công nghiệp: được ứng dụng vào việc điều hoà công nghệ như trong lĩnh vực sản xuất: sợi dệt, thuốc lá, in ấn , phim ảnh, dược liệu, rượu bia …nhằm bảo đảm chất lượng sản phẩm. - Điều hoà không khí gắn liền với các ngành sản xuất: như cơ khí chính xác, kỹ thuật điện tử vi điện tử, máy tính điện tử, quang học, vi phẫu thuật, kỹ thuật 2 quốc phòng, kỹ thuật vũ trụ, …bởi vì những máy móc và thiết bị hiện đại chỉ có thể làm việc tin cậy, an toàn, đạt hiệu quả cao ở nhiệt độ thích hợp. - Điều hoà trong nông nghiệp và chăn nuôi: điều hoà nhiệt độ nhằm tạo điều kiện khí hậu thích hợp để thúc đẩy sự tăng trưởng, phát triển và đạt năng suất cao. 1.3 Lịch sử phát triển của điều hòa không khí ở Việt Nam Đối với Việt Nam, là nước có khí hậu nóng và ẩm, đặc biệt miền Nam hầu như chỉ có mùa mưa và mùa nắng. Kỹ thuật lạnh ngày càng đóng vai trò quan trọng trong việc phát triển kinh tế nước ta. Kỹ thuật lạnh đã xâm nhập hơn 60 ngành kinh tế, đặt biệt là ngành chế biến thực phẩm, hải sản xuất khẩu, công nghiệp nhẹ, điều hòa không khí. Nhược điểm chủ yếu của ngành lạnh ở nước ta hiện nay là quá nhỏ, non yếu và lạc hậu, chỉ chế tạo được các loại máy lạnh Amoniac loại nhỏ, chưa chế tạo được các loại máy nén và thiết bị cỡ lớn, các loại máy lạnh Freon, các thiết bị tự động. Ngành lạnh nước ta chưa được quan tâm đầu tư và phát triển đúng mức. Cho nên việc các đơn vị sử dụng lạnh ở các ngành thường trang bị tự phát đôi khi dẫn tới thiệt hại và lãng phí tiền vốn. Cùng với sự phát triển kinh tế của đất nước trong khoảng trên 10 năm nay, ở các thành phố lớn phát triển lên hàng loạt các cao ốc, nhà hàng, khách sạn, các rạp chiếu phim, các biệt thự sang trọng, nhu cầu tiện nghi của con người ở thành phố tăng cao, đặt biệt ở các thành phố phía Nam, ngành điều hòa không khí đã bắt đầu có vị trí quan trọng và có nhiều hứa hẹn cho tương lai ở các thành phố phía Nam. Điều đáng lưu ý nhất là sự phát triển mạnh mẽ của ngành điều hòa không khí tại thành phố Hồ Chí Minh, hầu như khá nhiều máy điều hòa không khí độc lập được trang bị ở các khu dân cư có mức sống trung bình trở lên. Các hệ thống điều hòa không khí trung tâm hầu như đã chiếm lĩnh tất cả các cao ốc văn phòng, nhà hàng khách sạn, nhà hát... Sự chiếm lĩnh của ngành điều hòa không khí minh chứng một hiện tại rõ ràng vị trí quan trọng của ngành điều hòa không khí trong sinh hoạt và mọi hoạt 3 động, cho thấy ngành lạnh ở Việt Nam đang ngày càng phát triển mạnh mẽ phục vụ cho nhiều mục đích sử dụng. 1.4 Mục đích – ý nghĩa của điều hòa không khí Nước ta có khí hậu tương đối phức tạp, ở miền Bắc từ đèo Hải Vân trở ra có 2 mùa rõ rệt, mùa hè nóng ẩm, mùa đông lại giá rét có khi còn có tuyết ở một số nơi. Ở miền Trung và miền Nam lại nóng ẩm quanh năm. Chính vì vậy luôn làm cho con người mất cảm giác thỏa mái khi làm việc và nghỉ ngơi kèm theo đó là sự mệt mỏi, dễ mắc các bệnh về đường hô hấp ảnh hưởng trực tiếp đến sức khỏe của con người. Kỹ thuật điều hòa không khí có thể giải quyết tốt được vấn đề trên. Điều hòa không khí là ngành kỹ thuật có khả năng tạo ra trong không gian điều hòa một môi trường không khí trong sạch, có nhiệt độ, độ ẩm, vận tốc gió nằm trong phạm vi ổn định phù hợp với sự thích nghi của cơ thể con người trong từng điều kiện sinh hoạt làm việc cụ thể khác nhau. Nó tạo ra cảm giác thỏa mái sảng khoái cho con người, không nóng bức về mùa hè, không lạnh giá về mùa đông, cung cấp đủ dưỡng khí trong lành, bảo vệ sức khỏe, phát huy năng suất lao động của con người. Hiện nay trong các công trình xây dựng như: Các công sở, khách sạn, nhà hàng, siêu thị, nhà hát, các trung tâm vui chơi giải trí, nhà ở… đều được trang bị hệ thống điều hòa không khí. Ngoài mục đích tạo điều kiện tiện nghi cho cơ thể con người, điều hòa không khí còn nhằm phục vụ cho nhiều quá trình công nghệ khác. Cùng với quá trình công nghiệp hóa hiện đại hóa đất nước, các ngành nghề ngày càng được phát triển và mở rộng và kéo theo đó là sự phát triển của kỹ thuật điều hòa không khí. Một số ngành sản xuất có công nghệ đặc biệt nó đòi hỏi phải có một chế độ nhiệt độ, độ ẩm, độ sạch của không khí phù hợp. Điều này chỉ có kỹ thuật điều hòa không khí mới có khả năng đáp ứng được. Ngành công nghiệp sợi đòi hỏi độ ẩm phải thật thích hợp. Ngành cơ khí chính xác chế tạo dụng cụ đo lường, dụng cụ quang học… thì yêu cầu về nhiệt độ độ ẩm, độ sạch của không khí. Ngành công nghiệp sản xuất thuốc lá cũng đòi hỏi có một môi truờng sản xuất có 4 nhiệt độ và độ ẩm thích hợp…Còn rất nhiều qui trình công nghệ đòi hỏi phải áp dụng kỹ thuật điều hòa không khí mới có thể sản xuất hiệu quả được. Như vậy 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 lượng cuộc sống của con người, nâng cao năng suất lao động, chất lượng sản phẩm của các ngành sản xuất công nghiệp. Tuy nhiên, vốn đầu tư và chi phí vận hành một hệ thống điều hòa là không nhỏ. Và để đảm bảo tính kỹ thuật, tính kinh tế, thì nhiệm vụ đạt ra đối với người Kỹ sư thiết kế là phải tính toán chính xác tải nhiệt, chọn được phương án thiết kế hợp lý vừa đảm bảo đáp ứng được tuổi thọ, các thông số yêu cầu, vừa tiết kiệm được vốn đầu tư ban đầu mà lại vận hành đơn giản và tiết kiệm năng lượng. 5 CHƯƠNG 2 KHẢO SÁT CÔNG TRÌNH CẦN ĐIỀU HOÀ, LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ 2.1 Giới thiệu công trình. Chủ Đầu tư: Công Ty TNHH Hoàn Cầu Nha Trang (Hoàn Cầu Co., Ltd). Địa chỉ: 20 Trần Phú, Tp Nha Trang. Diện tích: 10.000 m2 Qui mô công trình: 22 tầng và 1 tầng hầm Mục đích sử dụng của tòa nhà: + Tầng hầm: để xe, nơi hút gió thải, có bồn chứ nước thải, đặt một số thiết bị máy móc phục vụ tòa nhà, kho. + Tầng G – 5: phục vụ cho công việc thương mại. Trong đó: + Tầng G – 2: phục vụ siêu thị + Tầng 3 – 4: phục vụ nhà hàng quán café 6 + Tầng 5: phòng đặt máy và văn phòng giao dịch + Tầng 6 – 22: phục vụ khách sạn Tòa nhà hướng ra biển, có 2 hướng mặt tiền chính là hướng Đông Nam và Tây Nam, 2 hướng này được thiết kế là kính trong suốt có rèm che nên nhận nhiệt bức xạ mặt trời nhiều nhất. Kích thước đầy đủ của công trình được tổng hợp trong bảng II.1 phần phụ lục (bảng II.1-II.7). Yêu cầu thiết kế của công trình: Hệ thống điều hoà cần đạt được các mục tiêu sau:  Tạo ra môi trường vi khí hậu với các thông số nhiệt độ, độ ẩm, tốc độ gió, và độ trong sạch của không khí được kiểm soát và điều chỉnh theo điều kiện tiện nghi của con người.  Tổ chức thông thoáng, hút thải không khí từ các khu vệ sinh, và các khu vực cần thiết ra khỏi công trình  Hệ thống thông gió và điều hòa không khí được thiết kế lắp đặt không ảnh hưởng tới kiến trúc công trình. Làm tăng vẻ đẹp nội thất, độ ồn do hệ thống gây ra ở mức độ cho phép không ảnh hưởng tới các khu vực trong và ngoài công trình.  Thiết bị lựa chọn cho hệ thống phải đảm bảo tính hiện đại, làm việc tin cậy, vận hành đơn giản và thuận tiện cho việc bảo dưỡng, sửa chữa.  Hệ thống có khả năng phục vụ độc lập theo yêu cầu sử dụng cho từng khu vực. Công suất của hệ thống được tự động điều chỉnh theo tải nhiệt thực tế của toà nhà tại từng thời điểm để nâng cao hiệu suất hoạt động của hệ thống và giảm chi phí vận hành.  Hệ thống được thiết kế tuân theo các tiêu chuẩn và quy phạm về an toàn phòng chống cháy, không tạo ra các nguồn nhiệt có nhiệt độ cao, và không sử dụng các loại vật liệu dễ gây cháy nổ. 7 2.2 Phân tích đặc điểm công trình và lựu chọn phương án thiết kế 2.2.1 Phân tích đặc điểm của các hệ thống điều hòa không khí hiện nay Sau một thời gian hình thành và phát triển, đến nay kỹ thuật điều hòa không khí ngày càng được hoàn thiện có đầy đủ các chức năng hiện đại với nhiều mẫu mã chủng loại khác nhau. Hệ thống điều hòa không khí là một tập hợp máy móc, thiết bị, dụng cụ… để tiến hành các quá trình xử lý không khí như là để: làm lạnh, sưởi ấm, tăng ẩm, giảm ẩm, lọc bụi… Do tính chất phức tạp, đa dạng của không gian điều hòa và cũng để đáp ứng nhu cầu đòi hỏi của các chủ đầu tư hiện nay các nhà sản xuất đã đưa ra các hệ thống điều hòa không khí với nhiều mẫu mã chủng loại, tính năng ưu việt khác nhau. Có nhiều cách phân loại hệ thống điều hòa không khí nhưng thường phổ biến hơn là phân loại theo tính tập trung và theo chất tải lạnh. Ta chọn cách phân loại theo tính tập trung. Theo cách này thì hệ thống điều hòa sẽ được chia làm 3 loại: + Hệ thống điều hòa cục bộ. + Hệ thống điều hòa tổ hợp gọn. + Hệ thống điều hòa trung tâm nước. 2.2.1.1 Hệ thống điều hòa cục bộ Hệ thống điều hòa cục bộ là hệ thống điều hòa không khí trong phạm vi hẹp. Thường là một phòng riêng độc lập hoặc một vài phòng nhỏ.  Ưu điểm: Máy hoạt động hoàn toàn tự động, lắp đặt vận hành, bảo trì bảo dưỡng, sửa chữa dễ dàng, tuổi thọ trung bình, độ tin cậy lớn, giá thành rẻ.  Nhược điểm: Chỉ áp dụng phù hợp cho những không gian nhỏ, rất khó áp dụng cho các phòng lớn, hội trường, nhà hàng, khách sạn, ngoài ra tính thẩm mỹ của công trình không cao. Hiện nay trên thị trường sử dụng phổ biến 2 loại: Điều hòa cửa sổ và điều hòa 2 cục. 8 2.2.1.2 Máy điều hòa cửa sổ Máy điều hòa cửa sổ thường được gắn trên tường giống như cửa sổ. Đây là dạng máy điều hòa nhỏ gọn cả về năng suất lạnh về kích thước cũng như khối lượng. Tất cả các thiết bị chính của nó như: máy nén, dàn ngưng, dàn bay hơi, quạt giải nhiệt, quạt gió lạnh, các thiết bị điều khiển khác… đều lắp trong một vỏ máy gọn nhẹ. Hình 2.1 Cấu tạo của máy nén cửa sổ  Ưu điểm: - Chỉ cần cấp nguồn điện là chạy, không cần công nhân lắp đặt có tay nghề cao, không cần công nhân vận hành máy. - Có chế độ sưởi ẩm vào mùa đông bằng bơm nhiệt. - Có khả năng lấy gió tươi. - Có thể điều chỉnh nhiệt độ phòng bằng thermorstat với giải điều chỉnh lớn. - Giá thành rẻ, vốn đầu tư thấp.  Nhược điểm: - Độ ẩm tự biến đổi theo từng chế độ điều chỉnh bởi vậy mà không thể khống chế được độ ẩm. - Khả năng làm sạch không khí kém. - Máy hoạt động có độ ồn cao. - Khó bố trí trong phòng, thường phải đục một khoảng tường có kích thước bằng kích thước của máy để đặt máy. 9 2.2.1.3 Máy điều 2 cục Máy điều hòa tách gồm hai cụm: dàn nóng và dàn lạnh, được bố trí tách rời nhau và được kết nối với nhau bằng ống đồng dẫn gas và dây điện điều khiển. Máy nén thường được đặt bên trong cụm dàn nóng. Dàn lạnh có chứa bộ điều khiển. Hình 2.2. Cấu tạo máy điều hòa dạng tách  Ưu điểm: - Có thể lắp đặt ở nhiều không gian, vị trí khác nhau. - Có nhiều kiểu dàn lạnh cho phép người sử dụng có thể lựa chọn được dạng phù hợp nhất cho công trình. - Sử dụng tiện lợi cho không gian nhỏ hẹp, đặc biệt đối với các hộ gia đình. - Sử dụng, bảo dưỡng, sửa chữa, lắp đặt đơn giản dễ dàng, giá thành rẻ.  Nhược điểm: - Chênh lệch độ cao giữa dàn nóng và dàn lạnh bị hạn chế. - Công suất của loại máy này bị hạn chế. - Tính thẩm mỹ của công trình không cao dễ phá vỡ cảnh quan kiến trúc. 10  So sánh hệ thống làm lạnh bằng nước và làm lạnh dạng máy 2 mảng AC Bảng 2.1. So sánh ưu nhược điểm của 2 hệ thống 2 mảng và điều hòa trung tâm. Hệ thống làm mát không khi dạng 2 mảng AC Ưu - Không cần phòng máy nhược điểm - Không có thông gió. Hệ thống điều hòa trung tâm dùng Chiller - Phải có phòng máy bổ sung. - Có thông gió và xử lý gió tươi sơ bộ làm tăng chất lượng không khí. -Mỗi thiết bị tòa nhà được đặt ở ban công Giới thiệu - Hệ thống đặt trong phòng máy -Không có chức năng thông và tháp trên tầng mái gió -Không có máy dự phòng Chức năng thông gió Chi phí vận hành Chi phí lắp đặt ban đầu Hiệu suất làm lạnh Không có Khá tốt 180% 100% 95% 100% Máy làm lạnh 2 mảng cục bộ Máy điều hòa ly tâm có hiệu suất rất giải nhiệt bằng gió có hiệu cao COP max = 7 suất rất thấp, COP max = 3.5 2.2.1.4 Hệ thống điều hòa tổ hợp gọn Hệ thống điều hòa không khí tổ hợp gọn là hệ thống điều hòa có kích thước trung bình bố trí gọn thành các tổ hợp thiết bị có năng suất lạnh tương đối lớn. 2.2.1.5 Máy điều hòa nguyên cụm  Máy điều hòa lắp mái - Máy điều hòa lắp mái là loại máy điều hòa nguyên cụm có năng suất lạnh trung bình và lớn, nó chủ yếu được dùng trong công nghiệp và thương nghiệp. 11 - Đặc điểm của loại máy này là: cụm dàn nóng và dàn lạnh được gắn với nhau thành một khối duy nhất. Quạt dàn lạnh là loại quạt li tâm có cột áp cao. Trong máy được bố trí ống phân phối gió tươi và gió hồi. Máy có thể lắp đặt ở mái bằng của phòng điều hòa, ở ban công hoặc mái hiên rồi tiến hành bố trí đường ống gió cấp và gió hồi hợp lý là được.  Máy điều hòa nguyên cụm giải nhiệt nước - Máy này có bình ngưng giải nhiệt nước nên rất gọn nhẹ, không chiếm diện tích và không gian lắp đặt. Tất cả các thiết bị được bố trí thành một tổ hợp gọn hoàn chỉnh.  Ưu điểm: - Được sản suất hàng loạt, lắp ráp hoàn chỉnh tại nhà máy nên có độ tin cậy, tuổi thọ, tự động hóa cao, giá thành rẻ, máy gọn nhẹ, chỉ cần nối với hệ thống nước làm mát và hệ thống ống gió nếu cần là có thể hoạt động được. - Vận hành trong điều kiện tải thay đổi. - Có thể bố trí dễ dàng cho các phân xưởng sản xuất, cửa hàng, siêu thị và các không gian có thể chấp nhận độ ồn cao.  Nhược điểm: - Hoạt động có độ ồn cao. - Công suất bị hạn chế. - Yêu cầu phải cấp nguồn nước làm mát nên phức tạp hơn. 2.2.1.6 Máy điều hòa VRV Do các hệ thống ống gió CAV và VAV sử dụng ống gió điều chỉnh nhiệt độ, độ ẩm phòng quá cồng kềnh, tốn nhiều không gian và diện tích lắp đặt, tốn nhiều vật liệu để làm ống nên hãng Daikin của Nhật bản đưa ra giải pháp VRV. VRV là điều chỉnh năng suất lạnh thông qua việc điều chỉnh lưu lượng môi chất. Thực chất là phát triển máy điều hòa tách về mặt năng suất lạnh cũng như số dàn lạnh đặt trực tiếp trong phòng (8 đến 16 dàn), tăng chiều cao lắp đặt và chiều dài đường ống giữa dàn nóng và dàn lạnh để có thể ứng dụng trong các tòa nhà cao tầng kiểu văn phòng và khách sạn.