MỤC LỤC 1 LỜI NÓI ĐẦU Trong những năm gần đây cùng với sự phát triển của cả nước, ngành lạnh nói chung và ngành điều hòa không khí nói riêng đã và đang phát triển rất mạnh và ngày càng trở nên quen thuộc, gần gũi với đời sống nhiều hơn đặc biệt là điều hòa dân dụng Ngày nay đất nước phát triển, chủ trương công nghiệp hóa và hiện đại hóa đã tạo ra một môi trường kinh doanh và đầu tư cạnh tranh rất lớn các công ty kinh doanh và sản xuất điều hòa của các nước đầu tư vào Việt Nam cũng nhiều, điều đó càng làm cho ngành lạnh của nước ta phát triển. Điều hòa tiện nghi không thể thiếu trong các tòa nhà, khách sạn, văn phòng, nhà hàng, các dịch vụ du lịch, thể thao văn hóa, mà còn trong các căn hộ nhà ở, các phương tiện giao thông vận tải…Chính vì những ứng dụng và những ưu điểm như vậy mà ngày nay ngành nhiệt lạnh đang trở nên rất phát triển, đóng góp không nhỏ vào phục vụ đời sống con người, làm cho cuộc sống tiện nghi hơn và trở nên cần thiết trong tất cả các lĩnh vực của đời sống. Với mục đích củng cố những kiến thức đã học mở rộng kiến thức chuyên môn kết hợp với kiến thức thực tế và cũng là dịp giúp em được làm quen với công tác nghiên cứu khoa học ứng dụng trong thực tế. Nay em được giao thực hiện đồ án tốt nghiệp với đề tài: “Thiết kế hệ thống điều hòa không khí trung tâm VRF cho giảng đường G7 – Trường Đại Học Nha Trang”. Với sự hướng dẫn của thầy Trần Đại Tiến. Đề tài được thực hiện với các nội dung chính sau: Chương 1Tổng quan về điều hòa không khí, khảo sát công trình. Chương 2 chọn thông số thiết kế, tính toán cân bằng nhiệt ẩm. 2 Chương 3 chọn máy và thiết bị cho điều hòa không khí. Chương 4 tính toán thiết kế đường ống gas, đường ống nước ngưng và hệ thống thông gió Chương 5 trang bị tự động hóa và vận hành hệ thống điều hòa không khí Trong thời gian thực hiện đề tài, em đã được thầy hướng dẫn thầy Trần Đại Tiến tận tình chỉ dẫn và tạo mọi điều kiện để em hoàn thành đề tài này. Mặc dù đã cố gắng rất nhiều nhưng đồ án không thể tránh khỏi sai sót. Rất mong được sự thông cảm và góp ý của quý thầy và các bạn để đề tài của em được hoàn chỉnh hơn. Một lần nữa em xin chân thành cảm ơn thầy hướng dẫn Trần Đại Tiến đã tạo mọi điều kiện giúp đỡ em hoàn thành đề án này. Nha Trang, tháng 11/2013 Sinh viên: Ngụy Hoàng Đàn 3 CHƯƠNG 1:TỔNG QUAN VỀ ĐIỀU HÒA KHÔNG KHÍ, KHẢO SÁT CÔNG TRÌNH 1.1 Tổng quan về điều hòa không khí 1.1.1 Khái niệm Điều hòa không khí là một ngành khoa học kĩ thuật nghiên cứu các biện pháp kĩ thuật công nghệ và sử dụng các thiết bị nhằm tạo ra một môi trường có không khí thích hợp có các điều kiện như: nhiệt độ, độ ẩm, vận tốc gió…phù hợp với sự thích nghi của con người trong lao động cũng như trong tiện nghi làm cho con người có cảm giác thoải mái và dễ chịu đồng thời đảm bảo sức khỏe 1.1.2 Lịch sử hình thành và phát triển Từ xa xưa con người đã biết tạo ra những điều kiện không khí tiện nghi xung quanh mình như: mùa đông thì đốt lửa sưởi ấm, mùa hè thì thông gió tự nhiên hoặc cưỡng bức để tạo cho mình có cảm giác thoải mái nhất. Ngành điều hòa không khí thực sự bắt đầu từ năm 1845 bác sĩ người Mỹ John Gorrie chế tạo máy nén khí đầu tiên cho bệnh viện của mình sự kiện này đã đưa ông đi vào lịch sử ngành điều hòa không khí. + Năm 1850, nhà thiên văn học Piuzzi Smith người Scotland lần đầu tiên đưa dự án điều hòa không khí phòng ở bằng máy lạnh nén khí. + Năm 1860 ở Pháp, F. Carrier đã đưa những ý tưởng về điều hòa không khí cho các phòng ở và đặc biệt cho các nhà hát. + Năm 1894 công ty Linde đã xây dựng một hệ thống điều hòa không khí 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 từ trên đi xuống phía dưới do mật độ lớn hơn. Máy lạnh được đặt dưới tầng hầm. + Đúng vào thời điểm này, một nhân vật quan trọng đã đưa ngành điều hòa không khí của Mỹ nói riêng và của toàn thế giới nói chung một bước phát triển rực rỡ đó là Willis H. Carrier. Chính ông là người đã đưa ra định nghĩa điều hòa không khí kết 4 hợp với sưởi ấm, làm lạnh, gia ẩm, hút ẩm, lọc và rửa không khí, tự động duy trì trạng thái không khí không đổi phục vụ cho yêu cầu tiện nghi hoặc công nghệ. + Năm 1911, Carrier đã lần đầu tiên xây dựng ẩm đồ của không khí ẩm và cắt nghĩa tính chất nhiệt của không khí ẩm và các biện pháp xử lý để đạt được trạng thái yêu cầu. Ông đã cống hiến cả đời mình cho điều hòa không khí và đã trở thành người vĩ đại nhất của ngành điều hòa. 1.1.3 Vai trò của điều hòa không khí Chúng ta đều thấy ở tất cả các nước phát triển trên thế giới thì ở những vùng hàn đới hay nhiệt đới đều cần tới điều hòa không khí. Ở nước ta có khí hậu nhiệt đới nóng ẩm gió mùa nhiệt độ và độ ẩm tương đối của không khí khá cao. Vì vậy luôn làm cho con người không được thoải mái khi làm việc cũng như khi nghỉ ngơi, kèm theo đó là sự mệt mỏi và dễ mắc các bệnh về đường hô hấp làm ảnh hưởng trực tiếp đến sức khỏe con người. Để giải quyết vấn đề này chỉ có điều hòa không khí mới có thể tạo ra môi trường không khí hoàn toàn đáp ứng cho cơ thể con người. +Trong sản xuất công nghiệp điều hòa không khí là không thể thiếu. Các thông số của không khí là điều kiện cần thiết mà đôi khi cũng là yếu tố quyết định đến quá trình sản xuất. Nhiệt độ, độ ẩm, độ sạch của không khí ảnh hưởng rất lớn tới hiệu quả và chất lượng của quá trình công nghệ trong các nhà máy: chế biến, dệt sợi, thuốc lá, in ấn, điện tử và trong các phòng thí nghiệm… + Trong y tế, điều hòa không khí ngày càng được sử dụng rộng rãi, hầu hết các bệnh viện đều được trang bị hệ thống điều hòa cho các phòng điều trị để tạo ra môi trường vi khí hậu giúp cho bệnh nhân nhanh chóng hồi phục sức khỏe. + Điều hòa không khí có ý nghĩa thiết yếu trong các phòng thí nghiệm phục vụ cho công tác nghiên cứu khoa học, các thông số nhiệt độ, độ ẩm của không khí phải được giữ ở mức phù hợp với các quá trình nghiên cứu để có được các kết quả tương tự trong lĩnh vực sinh học, sinh hóa, sinh thái học… 5 + Đối với các quá trình bảo quản như bảo quản các hiện vật tranh, ảnh, sách cổ … trong viện bảo tàng phòng trưng bày, thư viện…Để bảo quản được nhưng hiện vật này điều cốt yếu là phải tạo một môi trường không khí sạch với nhiệt độ và độ ẩm ổn định và ở mức thích hợp việc này sẽ làm chậm lại quá trình phá hủy của các công trình lịch sử có giá trị văn hóa to lớn để truyền lại cho thế hệ sau. Còn rất nhiều quá trình công nghệ khác đòi hỏi phải có điều hòa không khí mới có thể tiến hành được hiệu quả. Điều này ta có thể tìm hiểu được trong thực tế sản xuất nhất là ở thời đại công nghiệp phát triển như vũ bão trong nước nói riêng cũng như trên thế giới nói chung. Trong những năm gần đây, cùng với sự phát triển kinh tế của cả nước ngành điều hòa không khí cũng đã có những bước phát triển vượt bậc và ngày càng trở nên quen thuộc trong đời sống và sản xuất nó trở nên không thể thiếu trong các tòa nhà, khách sạn, nhà hàng, các dịch vụ du lịch, văn hóa, y tế, thể thao, và trong các phương tiện đi lại như ôtô, tàu thủy…không chỉ là công cụ đắc lực phục vụ cho con người mà điều hòa không khí còn vươn xa với một tầm xa mới, nó có mặt trên hầu hết mọi lĩnh vực kinh tế góp phần không nhỏ vào việc tăng trưởng kinh tế và nâng cao chất lượng sản phẩm, đảm bảo quy trình công nghệ trong các ngành sợi, dệt, chế biến… Tóm lại điều hòa không khí có ý nghĩa kinh tế, lịch sử, văn hóa vô cùng to lớn. Tuy nhiên việc tính toán thiết kế một hệ thống điều hòa không khí là không đơn giản mức độ phức tạp phụ thuộc vào công trình và tính công nghệ mà đầu tư có hiệu quả. 1.2 Khảo sát công trình Giảng đường G7 – Đại học Nha Trang là tòa nhà 5 tầng nằm phía Tây trong khuôn viên Trường: phía Bắc giáp khu tập thể Giáo viên; phía Đông giáp Giảng đường G6, phía Nam giáp nhà học Đa năng và khu dân cư, phía Tây giáp Ký túc xá K7 Giảng đường G7 được xây dựng trên diện tích 4180m 2 mỗi tầng cao 3.7 (m) với 21 phòng học, 1 phòng chờ giáo viên. Cấu tạo mỗi phòng được thể hiện ở bảng 1.1 và diện tích kính các hướng được thể hiện bảng 1.3 . Mỗi phòng học có từ 90-106 chỗ / 6 phòng, được trang bị thiết bị Máy chiếu, Âm thanh phục vụ công tác Giảng dạy của Nhà trường. Các nguồn nhiệt ở đây chủ yếu là do người toả ra, do tổn thất nhiệt từ bên ngoài truyền vào nhà và ở một số phòng có sự toả nhiệt của các thiệt bị điện, điện tử Hệ thống điều hòa cần thiết kế phải đảm bảo điều hòa được tất cả các không gian trong phòng học. Khi thiết kế hệ thống điều hòa cần phải đáp ứng được các chỉ tiêu cơ bản sau: + Đảm bảo các điều kiện vi khí hậu hợp lý theo tiêu chuẩn của Việt Nam về điều hòa không khí. + Hệ thống điều hòa không khí làm việc dễ vận hành tự động hoá. + Lượng không khí tươi phải đảm bảo tối thiểu là 20 m 3 /h/người. + Không khí tuần hoàn trong phòng phải thông thoáng tránh hiện tượng nơi này được điều hòa còn nơi khác lại thiếu không khí. + Bố trí các thiết bị lấy gió tươi, gió thải, nước ngưng từ các dàn lạnh. Đặc biệt là bố trí quạt hút gió thải phải thiết kế sao cho không khí thải được hút hết + Các thiết bị trong hệ thống có độ bền và tin cậy cao, hài hòa về thẩm mỹ. Kết cấu tường bao của công trình: Bảng 2.1. Kết cấu của tường bao STT LỚP Chiều dày, δ, (mm) Hệ số dẫn nhiệt, λ (W/mK) 1 Vữa xi măng 10 0,93 2 Gạch xây dựng 180 0,52 3 Vữa xi măng 10 0,93 7 Hình 1.1. Cấu trúc xây dựng của tường Kết cấu của trần nền: Kết cấu của mái: STT Lớp Chiều dày δ, (mm) Hệ số dẫn nhiệt, λ (W/mK) 1 Sơn cách ẩm 50 0,536 Cách nhiệt 2 Vữa xi măng 25 0,93 3 Bê tông cốt thép 200 1,55 1.3 Chọn phương án thiết kế Căn cứ theo mức độ tin cậy và tính kinh tế của hệ thống điều hoà không khí mà người ta chia ra làm 3 cấp điều hoà không khí: - Hệ thống điều hoà không khí cấp 1 duy trì các thông số trong nhà với mọi phạm vi biến thiên nhiệt độ ngoài trời từ nhiệt độ cực tiểu (mùa lạnh) đến nhiệt độ cực đại (mùa nóng). Hệ thống điều hoà không khí cấp 1 có độ tin cậy rất cao nhưng giá thành lớn nên chỉ sử dụng trong những trường hợp đòi hỏi chế độ nhiệt ẩm nghiêm ngặt và độ tin cậy cao. - Hệ thống điều hoà không khí cấp 2 duy trì được các thông số trong nhà ở một phạm vi cho phép với độ sai lệch không quá 200 h trong một năm, điều đó có nghĩa 8 Hình 2.2. Cấu trúc xây dựng của nền Hình 2.3. Cấu trúc xây dựng của mái STT LỚP Chiều dày, δ, (mm) Hệ số dẫn nhiệt, λ (W/mK) 1 Lớp gạch men 10 0,93 2 Vữa xi măng 20 0,52 3 Bê tông cốt thép 200 0,93 là thông số trong nhà có thể cho phép sai lệch so với chế độ tính toán khi có biến thiên nhiệt ẩm ngoài trời cực đại hoặc cực tiểu. - Hệ thống điều hoà không khí cấp 3 duy trì được các thông số trong nhà ở một phạm vi cho phép với độ sai lệch không quá 400 h trong một năm. Hệ thống điều hoà không khí cấp 3 có độ tin cậy không cao lắm nhưng rẻ tiền, vì vậy được sử dụng phổ biến trong các công trình dân dụng như rạp hát, thư viện, giảng đường, hội trường, văn phòng,… hoặc các nhà máy xí nghiệp không đòi hỏi cao về chế độ nhiệt ẩm. Giảng đường G7 đại học Nha Trang không đòi hỏi nghiêm ngặt về chế độ nhiệt ẩm nên lãng phí nếu sử dụng hệ thống cấp 1 hoặc hệ thống cấp 2. Hơn nữa với quy mô công trình như đã giới thiệu thì chi phí đầu tư, lắp đặt và vận hành hệ thống ĐHKK ở đây chắc chắn sẽ không nhỏ cho nên ta chọn hệ thống điều hoà tiện nghi cấp 3. Với hệ thống điều hòa không khí trung tâm VRF VRF là hệ thống điều hòa có khả năng điều chỉnh lưu lượng môi chất tuần hoàn và qua đó có thể thay đổi công suất theo phụ tải bên ngoài. Loại hệ thống này bao gồm một số lượng dàn lạnh (có thể lên tới 64) được nối với một dàn nóng lớn. Lưu lượng môi chất lạnh có thể thay đổi nhờ một máy nén biến tần có thể thay đổi tốc độ hoặc nhiều máy nén với công suất khác nhau để đáp ứng những thay đổi về nhu cầu làm lạnh hoặc sưởi ấm trong không gian điều hòa làm việc. * Có một hệ thống điều khiển phức tạp giúp chuyển đổi giữa các chế độ sưởi ấm và làm lạnh. * Đối với những kiểu hệ thống phức tạp hơn, các dàn lạnh có thể vận hành ở chế độ sưởi ấm hoặc làm lạnh một cách độc lập với nhau. * Loại hệ thống thứ hai này có khả năng tiết kiệm năng lượng nhiều hơn khi sử dụng đồng thời cả hai chế độ làm lạnh và sưởi ấm ở những khu vực khác 9 nhau. * Hệ thống VRF không yêu cầu phải có một không gian định trước trong phòng để lắp đặt và có rất nhiều loại dàn lạnh khác nhau để lựa chọn. * Ứng dụng của hệ thống VRF có thể từ các văn phòng, đại lý bán hàng đến các khách sạn, căn hộ sang trọng hay các tòa nhà công nghiệp 10 [...]... ta không cần phải tuân theo điều kiện này).Trong đó lưu lượng không khí tuần hoàn bằng thể tích phòng nhân hệ số thay đổi không khí Hệ số thay đổi không khí Theo bảng 1.4[1], có giới thiệu một số giá trị định hướng về gió tươi và hệ số thay đổi không khí đối với một số không gian điều hòa Ta có thể chọn như sau: Bảng 2.4 Gió tươi và hệ số thay đổi không khí Tên phòng Gió tươi, m3/h.người Trường học. .. 2: CHỌN THÔNG SỐ THIẾT KẾ, TÍNH TOÁN CÂN BẰNG NHIỆT ẨM 2.1 Chọn các thông số thiết kế Để tiến hành thiết kế một hệ thống điều hòa không khí ta cần tiến hành chọn các thông số tính toán của không khí ngoài trời và thông số tiện nghi trong nhà Các thông số đó bao gồm: - Nhiệt độ t ( 0C ) - Độ ẩm tương đối ϕ ( %) 3 - Lượng khí tươi cung cấp LN (m /s) - Cấp điều hòa không khí - Nồng độ cho phép của các... điểm 13-15h trong ngày của tháng nóng nhất) 11 Theo bảng 1.7 giáo trình hướng dẫn thiết kế hệ thống điều hòa không khí nhiệt độ và độ ẩm của các địa phương dùng để tính toán hệ thống điều hoà không khí trích từ TCVN ϕ 4088-1985 ta có các thông số tính toán ngoài trời t N, N của công trình cho hệ thống ĐHKK cấp 3 tại tp Nha Trang như sau: Bảng 2.1 Thông số tính toán ngoài trời Thông số Nhiệt độ tN, Mùa... độ không khí xung quanh khoảng 0,25 m/s 2.2 Tính toán cân bằng nhiệt ẩm Lựa chọn phương pháp tính toán Trong không gian điều hòa luôn phát sinh nguồn nhiệt thừa và ẩm thừa Nhiệm vụ cơ bản của điều hoà không khí là cấp không khí có trạng thái thích hợp sau khi đã được xử lí nhiệt, ẩm vào không gian điều hòa để khử nhiệt thừa và ẩm thừa đó Bằng cách đó giữ cho nhiệt độ, độ ẩm của không khí bên trong không. .. ồn cho phép cực đại có thể chọn là 30 ÷ 50 dB Tốc độ không khí: Tốc độ không khí trong không gian điều hòa có ảnh hưởng đến cường độ trao đổi nhiệt và mức độ ra mồ hôi của cơ thể con người với môi trường xung quanh Khi tốc độ không khí lớn, cường độ trao đổi nhiệt, ẩm tăng Khi nhiệt độ không khí thấp, tốc độ lớn thì cơ thể mất nhiệt gây cảm giác lạnh và ngược lại Do vậy cần phải chọn tốc độ gió cho. .. của phòng điều hòa có 3 dạng: Phòng điều hòa nằm giữa các tầng trong tòa nhà điều hòa khi đó = 0, Q21 = 0 ∆t = 0.5(t N − tT ) Phía trên phòng điều hòa đang tính toán là phòng không điều hòa khi đó , k lấy theo bảng 4.15 [170 - TL1] Trường hợp trần mái có bức xạ mặt trời ( tầng thượng ) thì lượng nhiệt truyền vào phòng gồm 2 thành phần: do bức xạ mặt trời và do chênh lệch nhiệt độ giữa không khí trong... thì xảy ra 2 trong 3 trường hợp trên: Tầng 1: tầng 1 có điều hòa và bên trên là tầng 2 cũng điều hòa do đó ta tính theo trường hơp 1 Tầng 2: tính toán tương tự như tầng 1 Tầng 3: tính toán tương tự như tầng 1 Tầng 4: tính toán tương tự như tầng 1 Tầng 5: tính theo trường hợp 3 - Phòng điều hòa nằm giữa các tầng trong một toà nhà điều hòa, nghĩa là bên trên - cũng là không gian điều hòa khi đó = 0 và Q205=... thiệu trong bảng 1.2 Bảng 2.2 Thông số tính toán không khí trong nhà Trạng thái lao động lao động nhẹ Mùa hè t, oC 24-27 Mùa đông ϕ ,% 60-75 t, oC 20-24 ω ,% 60-75 12 Theo TCVN mới ta chọn nhiệt độ và độ ẩm tiện nghi cho công trình theo bảng 1.1 giáo trình hướng dẫn thiết kế hệ thống điều hòa không khí [1, tr 9] như sau : Bảng 2.3 Thông số tính toán không khí trong nhà Nhiệt độ tT, Độ ẩm ϕT , Entanpy... trần không điều hòa do đó ∆t có tổn thất nhiệt hiện truyền qua mái bằng bức xạ, nó chịu 2 thành phần nhiệt là tổn thất nhiệt do bức xạ mặt trời và do chênh lệch nhiệt độ giữa không khí trong nhà và ngoài nhà, bức xạ mặt trời hấp thụ vào mái làm cho mái nóng dần lên, lượng nhiệt hấp thụ một phần truyền qua kết cấu của trần vào không gian điều hòa 21 phía dưới và một phần nhiệt tỏa ngay vào không khí. .. Trong trường hợp chưa biết tổng công suất đèn có thể chọn: Q = ∑1,25.qđ.F qđ: Tiêu chuẩn chiếu sáng trên 1m2 sàn, qđ = 10 12 W/m2 [171 – TL1] F: Diện tích của sàn phòng, m2 nt: Hệ số tác dụng tức thời của đèn chiếu sáng, tra bảng 4.8 [158 - TL1] nđ: Hệ số tác dụng đồng thời của đèn chiếu sáng [171, 172 – TL1] • Tính ví dụ cho phòng 101 Vì tất cả các phòng học của giảng đường đều được trang bị hệ thống . vận hành hệ thống ĐHKK ở đây chắc chắn sẽ không nhỏ cho nên ta chọn hệ thống điều hoà tiện nghi cấp 3. Với hệ thống điều hòa không khí trung tâm VRF VRF là hệ thống điều hòa có khả năng điều chỉnh. tốt nghiệp với đề tài: Thiết kế hệ thống điều hòa không khí trung tâm VRF cho giảng đường G7 – Trường Đại Học Nha Trang . Với sự hướng dẫn của thầy Trần Đại Tiến. Đề tài được thực hiện với các. tử Hệ thống điều hòa cần thiết kế phải đảm bảo điều hòa được tất cả các không gian trong phòng học. Khi thiết kế hệ thống điều hòa cần phải đáp ứng được các chỉ tiêu cơ bản sau: + Đảm bảo các điều