Đề tài Ý nghĩa của điều hoà không khí, đặc biệt là trong việc sản xuất và bảo quản dược phẩm

òng chứng từ: Q2 = 0,342 kW Nhiệt toả từ người Q3 Nhiệt toả từ người thay đổi theo điều kiện khí hậu, cường độ lao động thể trạng cũng như giới tính. Nhiệt độ không khí xung quanh càng thấp nhiệt toả từ người càng nhiều. Nhiệt toả từ người được tính theo biểu thức: Q3 = n.q , W q - Nhiệt toả từ một người, W/người; n - số người. Theo bảng 3.1 trang 104 [1] ta chọn được hệ số k: Với phòng bảo quản dược phẩm k = 250 và các phòng hành chính k = 125. Số người làm việc trong các phòng: phòng bảo quản n = 3 và phòng hành chính n = 2. Phòng bảo quản: Q3 = 0,750 kW Các phòng hành chính: Q3 = 0,250 kW Nhiệt qua kết cấu bao che Q4 Nhiệt qua kết cấu bao che ở đây được tính gộp luôn giữa nhiệt toả do bức xạ mặt trời và nhiệt qua thẩm thấu do độ chênh nhiệt độ. Kết cấu bao che gồm: mái, sàn, tường tiếp xúc trực tiếp với bên ngoài, tường tiếp xúc gián tiếp, cửa kính, cửa ra vào. Nhiệt tổn thất qua mái Q41 Mái ở đây có cấu trúc là: trên cùng là mái tôn, sau đó là mái bằng tôn được cách nhiệt bằng bông thuỷ tinh. Khi đó: Q41 = k.F.Dt , W K: hệ số truyền nhiệt qua mái, W/m2k K = vì trần tiếp xúc gián tiếp với bên ngoài qua lớp không gian đệm do đó: aN = 10 W/m2k aT : Hệ số toả nhiệt phía trong , W/m2k aT = 10 W/m2k di,li - Bề dầy và hệ số dẫn nhiệt của các lớp vật liệu xây dựng bao che. Tỉ số là nhiệt trở của trần, m2k/W Nhiệt trở của trần cách nhiệt Rt = dt = 0,05 - chiều dầy của lớp cách nhiệt , m lt : hệ số dẫn nhiệt của vật liệu xây dựng, W/mk theo bảng 4.11 trang 166 [1] ta tra được lt = 0,06 Ta có: Rt = = 0,83 , m2k/W Nhiệt trở của lớp không khí tĩnh Rk được chọn theo bề dầy lớp không khí tĩnh và độ chênh nhiệt độ giữa 2 bề mặt. Bề dầy lớp không khí tĩnh lớn hơn 300 mm, theo bảng 1.4[2] có Rk = 0,26 Phòng bảo quản Độ chênh nhiệt độ: Dt = tN - tT = 10,8 k theo bảng 1.4 [2] ta có khc = 1,0 ta có Rk = 1,0 . 0,26 = 0,26 m2k/W Vậy hệ số truyền nhiệt k là: K = = 0,775 W/m2k Các phòng hành chính Dt = tN - tt = 7,8 k theo bảng 1.4 [2] ta có khc = 1,05 ta có Rk = 1,05 . 0,26 = 0,273 m2k/W Vậy hệ số truyền nhiệt k là: K = = 0,767 W/m2k Dt : Độ chênh nhiệt độ trung bình, 0C Do ta tính gộp cả hai thành phần nhiệt đó là nhiệt bức xạ và nhiệt thẩm thấu vì vậy độ chênh nhiệt độ ở đây có kể tới ảnh hưởng của nắng chiếu và không gian đệm. Dt = ttg- tT trong đó : ttg : là nhiệt độ tổng của không khí ngoài khi có nắng ttg = tN + es : hệ số bức xạ của bề mặt bao che theo bảng 4.10 trang 164 [1] ta chọn được es = 0,8 Is : cường độ bức xạ, theo bảng 3.3 trang 108 [1] ta có Is = 928 , W/m2 aN : hệ số toả nhiệt phía ngoài aN = 20 W/m2k ta có ttg = 32,8 + = 69,9 0C Phòng bảo quản Dt = ttg - tT = 47,9 0C F - Diện tích trần: F = 1113,75 m2 Vậy tổn thất nhiệt qua mái và trần là : Q41 = 41,345 kW Phòng hành chính Dt = ttg - tT = 44,9 0C Phòng thủ quỹ: F = 16,5 m2 Q41 = 0,568 kW Phòng kế toán: F = 24 m2 Q41 = 0,827 kW Phòng điều hành: F = 27 m2 Q41 = 0,930 kW Phòng chứng từ : F = 28,5 m2 Q41 = 0,982 kW Tổn thất nhiệt qua nền (sàn) Q42 Q42 = SkiFiDt Để tính toán dòng nhiệt vào qua sàn, người ta chia sàn ra các vùng rộng khác nhau có chiều rộng 2m, mỗi vùng tính từ bề mặt tường bao vào giữa buồng . Giá trị hệ số truyền nhiệt quy ước kq (W/m2k) lấy theo từng vùng là: - vùng rộng 2m dọc theo chu vi tường bao: kq= 0,47; - vùng rộng 2m tiếp theo về phía tâm buồng: kq = 0,23; - vùng rộng 2m tiếp theo: kq = 0,12; - vùng còn lại ở giữa buồng lạnh: kq = 0,07; Riêng diện tích của vùng một rộng 2m cho góc của tường bao được tính 2 lần, vì được coi là có dòng nhiệt đi vào từ hai phía. Ta có: Phòng bảo quản: F1 = 300 m2 ; F2 = 252 m2 ; F3 = 212 m2 ; F4 = 196 m2 . Q42 = (k1F1 + k2F2 + k3F3 + k4F4 ) Dt = 2,572 kW Phòng thủ quỹ: F1 = 34 m2 Q42 = 0,125 kW Phòng kế toán: F1 = 44 m2 Q42 = 0,161 kW Phòng điều hành: F1 = 48 m2 Q42 = 0,176 kW Phòng chứng từ: F1 = 50 m2 Q42 = 0,183 kW Tổn thất nhiệt qua cửa kính Q43 Cửa kính ở đây chính là cửa sổ, do chỉ bố trí các cửa kính ở các phòng hành chính nên nhiệt tổn thất của phòng bảo quản Q43 = 0 . Tổn thất nhiệt ở cửa kính bao gồm tổn thất nhiệt do bức xạ mặt trời và tổn thất nhiệt qua thẩm thấu. Tổn thất nhiệt qua cửa kính hướng Tây -Nam Phòng thủ quỹ Q43 = SkiFiDt Ki: hệ số truyền nhiệt qua cửa kính, W/m2k K = aT = 10 W/m2k – hệ số toả nhiệt phía trong nhà; aN = 20 W/m2k – hệ số toả nhiệt phía ngoài nhà; dk = 0,005 m – chiều dầy kính; lk - hệ số dẫn nhiệt của kính, W/mk theo bảng 4.11 trang 166 [1] ta chọn được lk = 0,76 W/mk Ta có : K = = 6,38 W/m2k F = 2,4 m2 - Diện tích cửa kính Dt : Độ chênh nhiệt độ trung bình, 0C Do tổn thất nhiệt qua của cửa kính bao gồm cả tổn thất do bức xạ mặt trời và tổn thất do thẩm thấu do đó. Dt = ttg- tT trong đó : ttg : là nhiệt độ tổng khi có nắng chiếu vào ttg = tN + es : hệ số bức xạ của bề mặt bao che theo bảng 29 trang 332 [3] ta chọn được es = 0,74 Is : cường độ bức xạ, theo bảng 3.3 trang 108 [1] ta có Is = 328 , W/m2 aN : hệ số toả nhiệt phía ngoài aN = 20 W/m2k ta có ttg = 32,8 + = 44,9 0C Dt = ttg - tT = 19,9 0C Vậy nhiệt tổn thất qua cửa kính hướng Tây - Nam Q43 = Ski .Fi .Dt = 0,305 kW Tổn thất nhiệt qua cửa kính hướng Đông - Nam Do cường độ bức xạ mặt trời qua hướng Tây - Nam và Đông - Nam là bằng nhau do đó Phòng kế toán: K = 6,38 W/m2k F = 4,8 m2 Dt = 19,9 0C Vậy nhiệt tổn thất qua cửa kính hướng Đông - Nam Q43 = SkiFiDt = 0,609 kW Phòng điều hành: Q43 = 0,609 kW Phòng chứng từ : Q43 = 0,609 kW Tổn thất nhiệt qua tường bao che Q44 Tường bao che của kho bảo quản và các phòng hành chính có hai loại : một loại là tường bao che tiếp xúc trực tiếp với không khí bên ngoài, một loại là tường bao che tiếp xúc với không khí đệm thông qua phòng trung gian, giữa hai loại tường này có sự tổn thất nhiệt khác nhau. Phòng bảo quản Tổn thất nhiệt qua tường ngoài phía Tây - Bắc Tường được xây dựng bằng gạch đặc có chiều dầy 200 mm, vữa trát 10 mm. Tường ở đây chịu ảnh hưởng của bức xạ mặt trời vì vậy sẽ phải tính gộp giữa nhiệt do bức xạ và nhiệt do thẩm thấu. Q441 = k.F.Dt , W K: hệ số truyền nhiệt qua tường, W/m2k K = aT = 10 W/m2k – hệ số toả nhiệt phía trong nhà; aN = 20 W/m2k – hệ số toả nhiệt phía ngoài nhà; - tổng nhiệt trở của vách m2k/W Theo cấu trúc tường sẽ có 3 thành phần nhiệt trở của vách. = + + d1 = 0,01 m - độ dầy lớp vữa trát ngoài ; d2 = 0,2 m - độ dầy tường gạch; d3 = 0,01 m - độ dầy lớp vữa trát trong. l1 , l3 – hệ số dẫn nhiệt của lớp vữa ngoài và trong , W/mk theo bảng 4.11 trang 166 [1] ta có : l1 , l3 = 0,87 W/mk l2 – hệ số dẫn nhiệt của gạch , W/mk theo bảng 4.11 trang 166 [1] ta có : l2 = 0,81 W/mk ta được = + + = + + = 0,27 m2k/W Ta có: K = = 2,38 W/m2k F = 135 m2 - diện tích tường bao; Dt - độ chênh nhiệt độ , 0C Do tổn thất nhiệt qua tường bao gồm cả tổn thất do bức xạ và tổn thất do thẩm thấu do đó : Dt = ttg- tT trong đó : ttg : là nhiệt độ tổng khi có nắng ttg = tN + es : hệ số bức xạ mặt trời theo bảng 4.10 trang 164 [1] ta chọn được es = 0,42 Is : cường độ bức xạ, theo bảng 3.3 trang 108 [1] ta có Is = 450 , W/m2 aN : hệ số toả nhiệt phía ngoài aN = 20 W/m2k ta có : ttg = 32,8 + = 42,25 0C Dt = ttg- tT = 20,25 0C Vậy : Q441 = 6,651 kW Tổn thất nhiệt qua tường ngoài phía Tây - nam K = 2,38 W/m2k F = tổng diện tích tường - diện tích cửa = 138 - (2.1,8.3,5) = 125,4 m2 Dt = 20,5 0C Vậy : Q442 = 6,118 kW Tổn thất nhiệt qua tường ngoài phía Đông - Bắc K = 2,38 W/m2k F = tổng diện tích tường - diện tích cửa = 129 - (1,8.3,5+2.1,2.3.5) = 114,3 m2 Dt = 20,25 0C Vậy : Q443 = 5,509 kW Tổn thất nhiệt qua tường ngăn Nhiệt tổn thất qua tường ngăn với phòng lạnh sâu coi như bằng không vì nhiệt độ trong buồng bảo quản luôn luôn cao hơn nhiệt độ buồng lạnh sâu. Tổn thất nhiệt qua tường ngăn với các phòng hành chính. Vì các phòng làm việc không liên tục nên khi tính toán ta coi nhiệt độ các phòng này như nhiệt độ ngoài trời. Q444 = k.F.Dt , W K: hệ số truyền nhiệt qua tường, W/m2k K = aT = 10 W/m2k – hệ số toả nhiệt phía trong; aN = 10 W/m2k – hệ số toả nhiệt phía ngoài; - tổng nhiệt trở của vách m2k/W = 0,27 m2k/W K = = 2,127 W/m2k F = 270 m2 Dt - độ chênh nhiệt độ , 0C do tường tiếp xúc với không gian gián tiếp do đó Dt = 0,7(tN- tT) = 7,56 0C Vậy : Q444 = 4,342 kW Phòng hành chính Tính tương tự như trên ta có : - Phòng thủ quỹ: Q44 = 2,177 kW - Phòng kế toán : Q44 = 1,442 kW - Phòng điều hành : Q44 = 1,652 kW - Phòng chứng từ : Q44 = 1,966 kW Tổn thất nhiệt qua cửa ra vào Q45 Q45 = k.F.Dt , W k - hệ số truyền nhiệt qua cửa gỗ, W/m2k k = aT = 10 W/m2k – hệ số toả nhiệt phía trong; aN = 20 W/m2k – hệ số toả nhiệt phía ngoài; - tổng nhiệt trở của cửa , m2k/W = dc = 0,03 m - độ dầy của cửa lc - hệ số dẫn nhiệt của cửa , W/mk theo bảng 4.11 trang 166 [1] ta chọn lc = 0,17 , W/mk = = 0,176 m2k/W K = = 3,06 W/m2k Phòng bảo quản: F = 27,3 m2 Dt = 32,8 - 22 = 10,8 0C Vậy: Q45 = 0,902 kW Các phòng hành chính: F = 1,98 m2 Dt = 32,8 - 25 = 7,8 0C Vậy: Q45 = 0,047 kW 1.5) Tổn thất nhiệt do rò lọt không khí Q5 Lượng không khí tổn thất do rò lọt không khí qua cửa ta chỉ cần tính với kho bảo quản dược phẩm còn các phòng hành chính do không làm các quạt hút gió tươi nên lưu lượng không khí do rò lọt ta coi như lượng khí tươi cung cấp vào phòng. Q5 = G.(IN - IT) G – lượng không khí do rò lọt qua cửa. G = r.L , kg/s r = 1,2 kg/m3 - khối lượng riêng không khí L = x.V - lưu lượng không khí rò lọt V - thể tích không gian điều hoà x - hệ số theo bảng 1.2 [2] ta có x Phòng bảo quản V = 6682,5 m3 x = 0,35 L = V . x = 0,650 m3/s G = r.L = 0,78 kg/s IN ,IT - Entanpi của không khí ở ngoài và trong kho bảo quản Theo đồ thị I - d trang 418 [1] ta có IN = 98,39 kJ/kg IT = 56,11 kJ/kg Vậy : Q5 = 32,98 kW Tính toán lượng ẩm thừa Lượng ẩm do người toả ra , W1 Lượng ẩm này xác định theo biểu thức: W1 = n.qn , kg/s n - số người trong phòng điều hoà; qn - lượng ẩm mỗi người toả ra trong một đơn vị thời gian, kg/s lượng ẩm ta chọn theo bảng 3.5 trang 117 [1] Phòng bảo quản: qn = 240 g/h = 6,67.10-5 kg/s; n = 3 người W = n. qn = 0,0002 kg/s Các phòng hành chính: tính tương tự q = 0,0001 kg/s lượng ẩm do rò lọt không khí , W2 W2 = G . (dN - dT) G - lượng không khí do rò lọt qua cửa. G = 1,2 . L , kg/s L - lưu lượng không khí rò lọt. Phòng bảo quản: G = 1,2 . 0,65 = 0,78 kg/s DN , dT - là dung ẩm không khí ngoài trời và trong phòng Theo đồ thị I - d trang 148 [1] ta có: dN = 0, 0207 kg/kg dT = 0, 0067 kg/kg W2 = G . (dN - dT) = 0,78 . (0,0207 - 0,0067 ) = 0,012 kg/s Các phòng hành chính: tính tương tự ta có Phòng thủ quỹ: W2 = 0,0002 kg/s Phòng kế toán: W2 = 0,0003 kg/s Phòng điều hành: W2 = 0,0003 kg/s Phòng chứng từ: W2 = 0,0003 kg/s Bảng tổng kết tính toán nhiệt thừa và ẩm thừa Nhiệt thừa kW Bảo quản Thủ quỹ Kế toán Điều hành Chứng từ Q1 0 0,350 0,350 0,350 0,350 Q2 13,365 0,216 0,288 0,324 0,342 Q3 0,75 0,250 0,250 0,250 0,250 Q4 Q41 41,345 0,568 0,827 0,930 0,982 Q42 2,572 0,125 0,161 0,176 0,183 Q43 0 0,306 0,612 0,612 0,612 Q44 Q441 6,651 1,761 1,174 1,988 2,389 Q442 6,118 Q443 5,509 Q444 4,342 Q45 0,902 0,047 0,047 0,047 0,047 Q5 32,98 0 0 0 0 S Q 114,534 3,618 3,709 4,677 5,578 ẩm thừa (kg/s) W1 0,0002 0,00015 0,00015 0,00015 0,00015 W2 0,012 0,0002 0,0003 0,0003 0,0003 S W 0,0122 0,00035 0,00045 0,00045 0,00045 Phần IV: Phân tích các hệ thống điều hoà không khí và chọn phương án máy cho công trình A) Phân loại các hệ thống điều hoà không khí Hệ thống điều hoà không khí là một tập hợp các máy móc, thiết bị, dụng cụ... để tiến hành các quá trình sử lý không khí, điều chỉnh khống chế và duy trì các thông số vi khí hậu trong nhà nhằm đáp ứng nhu cầu tiện nghi và công nghệ. Các hệ thống điều hoà không khí rất đa dạng và phức tạp nên người ta thường phân loại các hệ thống điều hoà không khí theo các đặc điểm sau. Theo mục đích ứng dụng có thể chia ra điều hoà tiện nghi và điều hoà công nghệ. Theo tính chất quan trọng phân ra điều hoà cấp 1, cấp 2, cấp 3. Theo tính tập trung phân ra hệ thống điều hoà cục bộ, điều hoà tổ hợp gọn, hệ thống điều hoà trung tâm nước. Theo cách làm lạnh không khí phân ra hệ thống làm lạnh trực tiếp hoặc gián tiếp. Theo cách phân phối không khí có thể phân ra hệ thống cục bộ hoặc trung tâm. Theo năng suất lạnh có thể chia ra loại nhỏ, trung bình và lớn. Căn cứ kết cấu máy chia ra làm loại máy điều hoà một cụm, hai cụm hoặc nhiều cụm. Theo cách bố trí dàn lạnh chia ra làm điều hoà cửa sổ, treo tường, treo trần, âm trần... Theo cách làm mát thiết bị ngưng tụ chia ra loại giải nhiệt nước, gió hoặc kết hợp gió nước. Theo chu trình lạnh chia ra máy lạnh nén hơi, hấp thụ, nén khí. Theo môi chất lạnh của máy nén hơi. Theo kiểu máy nén. Theo kết cấu máy nén. Theo cách bố trí hệ thống dẫn ống nước lạnh của hệ thông ống trung tâm. Theo hệ thống ống phân phối gió. Theo cách điều chỉnh gió. Theo cách điều chỉnh năng suất lạnh bằng đóng ngắt máy nén hoặc điều chỉnh vô cấp tốc độ qua máy biến tần. Theo áp suất gió trong ống gió Theo tốc độ gió trong ống. I) Hệ thống điều hoà cục bộ Hệ thống điều hoà cụ bộ có hai loại chính là máy điều hoà cửa sổ và máy điều hoà tách năng suất lạnh tới 7 kW. Đây là loại máy nhỏ, hoạt động hoàn toàn tự động độ tin cậy cao, lắp đặt đơn giản, giá thành rẻ thích hợp với các phòng và các căn hộ nhỏ. Với hệ thống điều hoà cục bộ ta khó có thể áp dụng cho các hội trường, phòng lớn, các cửa hàng hay toà nhà cao tầng bởi vấn đề về mỹ quan vì các cụm dàn nóng được bố trí bên ngoài sẽ làm giảm mỹ quan của công trình. Máy điều hoà cửa sổ. Máy điều hoà của sổ là loại máy điều hoà nhỏ nhất cả về năng suất lạnh cũng như kích thươc và khối lượng. Toàn bộ các thiết bị chính như máy nén, dàn ngưng, dàn bay hơi, các quạt gió và quạt giải nhiệt, các hệ thống điều khiển và điều chỉnh tự động, phin sấy lọc và toàn bộ các thiết bị phụ khác đều được bố trí lắp đặt trong một vỏ gọn nhẹ. Máy điều hoà cửa sổ thông thường chia ra làm 5 hay 6 loại và năng suất lạnh thường không quá 7 kW. Do hình dáng và cấu tạo gọn nhẹ nên máy điều hoà cửa sổ có những ưu điểm là: Chỉ cần cắm điện là máy có thể hoạt động, không cần công nhân lắp đặt và vận hành có tay nghề cao. Chế độ sưởi mùa đông bằng bơm nhiệt. Có khả năng lấy gió tươi qua cửa lấy gió tươi. Nhiệt độ phòng được điều chỉnh nhờ thermostat theo kiểu on - 0ff. Vốn đầu tư thấp. Thích hợp co các phòng nhỏ, các hộ gia đình. Tuy vậy máy điều hoà cửa sổ cũng có những nhược điểm sau. Do chế độ điều khiển bằng thermostat nên độ dao động nhiệt độ cao, độ ẩm tự biến đổi theo do đó khó khống chế được độ ẩm. Độ ồn cao. Phải đục một khoảng tường rộng bằng máy điều hoà hoặc phải cắt cửa sổ để bố trí máy. Không có khẳ năng lắp đặt cho phòng không có tường trực tiếp với ngoài trời. Khó sử dụng cho các văn phòng, hội trường, các nhà cao tầng vì làm mất mỹ quan của công trình. 2) Máy điều hoà tách Sở dĩ máy được gọi là máy điều hoà tách bởi vì máy được chỉa ra làm hai cụm riêng biệt được lắp đặt phía bên trong và bên ngoài nhà. Máy điều hoà tách bao gồm máy điều hoà hai cụm và máy điều hoà nhiều cụm. Máy điều hoà hai cụm và máy điều hoà nhiều cụm đều có cấu tạo giống nhau đó là cụm dàn nóng bố trí ngoài trời vào cụm dàn lạnh bố trí trong nhà. Cụm trong nhà bao gồm dàn lạnh, quạt ly tâm kiểu trục cán và bộ điều khiển. Cụm ngoài trời gồm có lốc (máy nén), động cơ và quạt hướng trục. Hai cụm được nối với nhau bằng đường ống gas đi và về. ống xả nước ngưng từ dàn bay hơi ra và đường dây điện được bố trí dọc theo hai đường ống đồng thành một búi ống. Ưu điểm của máy điều hoà tách là Giảm được tiếng ồng do dàn nóng bố trí phía ngoài nhà. Rất dễ lắp đặt, bố trí dàn lạnh và dàn nóng, tốn ít diện tích lắp đặt, có độ thẩm mỹ cao. Nhược điểm của máy này là không lấy được gió tươi nên cần có quạt lấy gió tươi. Đường ống dẫn gas và dây điện dài hơn so với máy điều hoà cửa sổ. Máy điều hoà hai cụm thì chỉ bao gồm một cụm dàn nóng ngoài trời và một cụm dàn lạnh trong nhà. Còn máy điều hoà nhiều cụm thì có một cụm dàn nóng ngoài trời và có từ hai tới bẩy cụm dàn lạnh được bố trí các phòng trong nhà. Các máy điều hoà đều có hai chế độ làm việc, một chiều lạnh và hai chiều nóng lạnh. II) hệ thống điều hoà (tổ hợp) gọn 1) Máy điều hoà tách a) Máy điều hoà tách không ống gió Nếu so sánh máy điều hoà tách của hệ thống điều hoà cục bộ và của hệ thống điều hoà tổ hợp thì có thể nói chúng chỉ khác nhau về năng suất lạnh. Hệ thống điều hoà tổ hợp có năng suất lớn hơn do đó kết cấu của các cụm dàn nóng và dàn lạnh có nhiều kiểu dáng hơn so với hệ thống điều hoà cục bộ. Cụm dàn nóng có quạt hướng trục thổi lên trên với ba mặt dàn. Cụm dàn lạnh cũng đa dạng hơn rất nhiều ngoài loại treo tường còn có loại treo trần, giấu trần, kê sàn, giấu tường... Đôi khi trong điều hoà công nghiệp ta còn gặp loại tách biệt với cụm nóng chỉ có dàn quạt còn máy nén lại được lắp cùng với cụm dàn lạnh. Ưu nhược điểm của máy điều hoà tách không ống gió cũng giống như của máy điều hoà tách của hệ thống điều hoà cục bộ hai cụm. Cũng như máy điều hoà hai cụm của hệ thống cục bộ do không có khả năng lấy gió tươi nên cần có quạt thông gió đặc biệt cho các không gian đông người hội họp, làm việc khi lượng gió lọt qua cửa không đủ cung cấp ôxi cho phòng. Do dàn lạnh có năng suất lạnh lớn, lưu lượng gió cũng lớn nên nhiều cụm dàn lạnh có thể lắp thêm ống phân phối gió để phân phối đều cho cả phòng lớn hoặc cho nhiều phòng khác nhau. b) Máy điều hoà tách có ống gió Loại máy này thường được gọi là loại máy thương nghiệp kiểu tách, năng suất lạnh lớn từ 12 000 đến 240 000 Btu/h. Dàn lạnh được bố trí quạt ly tâm cột áp cao nên có thể lắp thêm ống gió để phân phối đến gió trong phòng rộng. c) Máy điều hoà dàn ngưng đặt xa Như đã nói ở trên đại bộ phân máy điều hoà đều có máy nén được bố trí chung với cụm dàn nóng. Nhưng cũng có một số trường hợp máy nén được bố trí nằm trong cụm dàn lạnh. Trường hợp này ta gọi là máy điều hoà dàn ngưng đặt xa. Máy điều hoà có dàn ngưng đặt xa cũng có ưu nhược điểm như là của máy điều hoà tách. Tuy nhiên do đặc điểm máy nén bố trí ở cụm dàn lạnh nên độ ồn trong nhà cao. Bởi vậy máy điều hoà dàn ngưng đặt xa không thích hợp với điều hoà tiện nghi mà chỉ dùng cho điều hoà công nghệ và thương nghiệp. Máy điều hoà nguyên cụm a) Máy điều hoà lắp mái Đây là loại máy điều hoà nguyên cụm có năng suất lạnh trung bình và lớn, chủ yếu dùng trong thương nghiệp và công nghiệp. Cụm dàn nóng và dàn lạnh được gắn liền thành một cụm khối duy nhất. Quạt dàn lạnh là quạt ly tâm cột áp cao. Máy bố trí ống phân phối gió lạnh và ống gió hồi. Ngoài khả năng lắp đặt máy trên mái bằng còn có khả năng lắp đặt máy ở ban công mái hiên hoặc giá sau đó bố trí đường ống gió cấp và đường ống gió hồi hợp lý và đúng kỹ thuật và mỹ thuật. b) Máy điều hoà nguyên cụm giải nhiệt bằng nước Do bình ngưng giải nhiệt nước rất gọn nhẹ, không chiếm nhiều diện tích và thể tích lắp đặt lớn như dàn ngưng giải nhiệt gió nên thường được bố trí cùng với máy nén và dàn bay hơi thành một tổ hợp hoàn chỉnh. Toàn bộ máy và thiết bị lạnh như máy nén bình ngưng dàn bay hơi và toàn bộ các thiết bị khác đều được bố trí gọn vào trong một vỏ dạng tủ. Phía trên dàn bay hơi là quạt ly tâm. Do bình ngưng làm mát bằng nước nên máy thường đi kèm với tháp giải nhiệt và bơm nước. Tủ có đường gió cấp để lắp đường ống gió phân phối và có cửa gió hồi cũng như cửa lấy gió tươi và các phin lọc trên các đường ống gió. Máy có năng suất lạnh tới 370 kW và chủ yếu dùng trong điều hoà công nghệ và thương nghiệp. Ưu điểm của máy điều hoà nguyên cụm giải nhiệt nước là Được sản xuất hàng loạt và lắp ráp hoàn chỉnh tại nhà máy nên có độ tin cậy, tuổi thọ và mức độ tự động cao, giá thành rẻ, máy gọn nhẹ, chỉ cần nối với hệ thống nước làm mát và hệ thống ống gió là có thể sẵn sàng hoạt động. Vận hành kinh tế trong điều kiện tải thay đổi. Lắp đặt nhanh chóng, không cần thợ có chuyên nghành lạnh, bảo dưỡng và vận chuyển dễ dàng. Có cửa lấygió tươi. Bố trí dễ dàng cho các phân xưởng sản xuất và các cửa hàng , siêu thị chấp nhận được độ ồng cao. Máy điều hoà VRV Máy VRV điều chỉnh năng suất lạnh qua việc điều chỉnh lưu lượng môi chất. Máy điều hoà VRV chủ yếu dùng cho điều hoà tiện nghi và có các đặc điểm sau. Tổ ngưng tụ có hai máy nén trong đó một máy nén điều chỉnh năng suất lạnh theo kiểu on - off còn một máy điều chỉnh bậc theo máy biến tần nên số bậc điều chỉnh từ 0 tới 100% gồm 21 bậc, đảm bảo năng lượng tiết kiệm rất hiệu quả. Các thông số vi khí hậu được khống chế phù hợp với nhu cầu từng vùng, kết nối trong mạng điều khiển trung tâm BMS - Các máy VRV có dãy công suất hợp lý lắp ghép với nhau thành các mạng đáp ứng nhu cầu năng suất lạnh khác nhau từ nhỏ tới lớn cho các toà nhà cao tầng. - VRV có thể giải quyết tốt vấn đề hồi dầu về máy nén do có cụm dầu nóng có thể đặt cao hơn dàn lạnh đến 50 m và các dàn lạnh có thể đặt cách nhau cao tới 15 m, đường ống dẫn môi chất từ dàn nóng tới dàn lạnh có chiều dài xa nhất tới 150 m tạo điều kiện cho việc bố trí máy dễ dàng trong các nhà cao tầng, văn phòng, khách sạn mà trước đây chỉ có hệ thống nước trung tâm đảm nhiệm. - Do đường ống dẫn gas dài, năng suất lạnh giảm nên máy VRV có máy biến tần điều chỉnh năng suất lạnh nên máy VRV có hệ số lạnh được cải thiện và còn vựơt nhiều hệ thống máy thông dụng. - Độ tin cậy cao do các chi tiết máy được lắp ráp chế tạo toàn bộ tại nhà máy với chất lượng cao. - Khả năng bảo dưỡng sửa chữa rất năng động và nhanh chóng nhờ các thiết bị tự phát hiện hư hỏng chuyên dùng cũng như sự kết nối để phát hiện hư hỏng tạo trung tâm qua internet. - Hệ VRV gọn nhẹ hơn so với hệ trung tâm nước vì cụm dàn nóng bố trí trên tầng thượng hoặc bên sườn toà nhà có đường ống dẫn môi chất lạnh với kích thước nhỏ hơn nhiều so với đường ống nước lạnh và đường ống gió. - Hệ VRV có 9 kiểu dàn lạnh khác nhau với 6 cấp lạnh rất đa dạng và phong phú nên dễ dàng thích hợp với các điều kiện kiến trúc khác nhau, đáp ứng nhu cầu thẩm mỹ đa dạng của khách hàng. - Có thể kết hợp làm lạnh sưởi ấm trong cùng một hệ thống kiểu bơm nhiệt hoặc thu hồi nhiệt hiệu suất cao. Máy VRV chủ yếu phục vụ cho điều hoà tiện nghi chất lượng cao. Nhưng máy VRV lại có nhược điểm là không lấy được gió tươi do đó hãng Daikin đã thiết kế thiết bị hồi nhiệt lấy gió tươi đi kèm rất hiệu quả. Thiết bị hồi nhiệt này không những hạ được nhiệt độ mà còn hạ được cả độ ẩm của gió tươi đưa vào phòng. Máy VRV có 3 kiểu dàn nóng một chiều, 2 chiều bơm nhiệt và thu hồi nhiệt. Iii) hệ thống điều hoà trung tâm nước 1) Khái niệm chung Hệ thống điều hoà trung tâm nước là hệ thống sử dụng nước lạnh 70C để làm lạnh không khí qua các dàn trao đổi nhiệt FCU và AHU, hệ thống điều hoà trung tâm nước chủ yếu gồm: - Máy làm lạnh nước hay máy sản xuất nước lạnh, thường từ 120C xuống 70C . - Hệ thống ống dẫ nước lạnh. - Hệ thống nước giải nhiệt. - Nguồn nhiệt để sưởi ấm dùng để điều chỉnh độ ẩm và sưởi ấm mùa đông thường do nồi hơi nước nóng hoặc thanh điện trở cung cấp. - Các dàn trao đổi nhiệt để làm lạnh hoặc sưởi ấm không khí bằng nước nóng FCU hoặc AHU. - Hệ thống gió tươi, gió hồi, vận chuyển và phân phối không khí. - Hệ thống tiêu âm và giảm âm. - Hệ thống lọc bụi, thanh trùng và triệt khuẩn cho không khí. - Bộ rửa khí. - Hệ thống tự động điều chỉnh nhiệt độ, độ ẩm trong phòng, điều chỉnh gió tươi, gió hồi và phân phối không khí, điều chỉnh năng suất lạnh và điều khiển cũng như báo hiệu và bảo vệ toàn bộ hệ thống. Hệ thống trung tâm nước có các ưu điểm sau: - Có vòng tuần hoàn an toàn là nước nên không sợ ngộ độc hoặc tai nạn do rò rỉ môi chất lạnh ra ngoài. - Có thể khống chế nhiệt ẩm trong không gian điều hoà theo từng phòng riêng rẽ, ổn định và duy trì các điều kiện vi khí hậu tốt nhất. - Thích hợp cho các toà nhà như khách sạn, văn phòng với mọi chiều cao và mọi kiểu kiến trúc mà không phá vỡ cảnh quan. - ống nước so với ống gió nhỏ hơn nhiều nên có thể tiết kiệm nguyên vật liệu. - Có khả năng sử lý độ sạch không khí cao, đáp ứng mọi yêu cầu đề ra cả về độ sạch bụi bẩn, tạp chất và mùi... - ít phải bảo dưỡng sửa chữa. - Năng suất lạnh hầu như không bị hạn chế. - So với hệ thống điều hoà VRV, vòng tuần hoàn môi chất lạnh đơn giản hơn nên rất dễ kiểm soát. Nhược điểm của hệ thống điều hoà trung tâm nước: - Vì dùng nước làm chất tải lạnh nên về mặt nhiệt động, tổn thất exergy lớn hơn... - Cần bố trí hệ thống lấy gió tươi cho các FCU. - Vấn đề cách nhiệt đường ống nước lạnh và cả khay nước ngưng khá phức tạp đặc biệt do đọng ẩm vì độ ẩm ở Việt Nam khá cao. - Lắp đặt khó khăn. - Đòi hỏi công nhân vận hành lành nghề. - Cần định kỳ sửa chữa bảo dưỡng máy lạnh và các FCU. 2) Máy làm lạnh nước giải nhiệt nước Bộ phận quan trọng nhất của hệ thống điều hoà trung tâm nước là máy làm lạnh nước. Máy làm lạnh nước giải nhiệt nước cùng hệ thống bơm thường được bố trí phía dưới tầng hầm hoặc tầng trệt, tháp giải nhiệt đặt trên tầng thượng. Căn cứ vào chu trình lạnh có thể phân ra máy lạnh làm lạnh nước dùng máy nén cơ, dùng máy nén ejectơ hoặc máy lạnh hấp thụ. Nước lạnh được làm lạnh trong bình bay hơi xuống 70C rồi được bơm nước lạnh đưa đến các dàn trao đổi nhiệt FCU hoặc AHU. ở đây nước thu nhiệt của không khí nóng trong phòng, nóng lên đến 120C và lại được bơm đầy trở về bình bay hơi để làm lạnh xuống 70C, khép kín vòng tuần hoàn nước lạnh. Đối với hệ thống nước lạnh kín cần thiết phải có thêm bình dãn nở để bù nước trong hệ thống dãn nở khi thay đổi nhiệt độ. Để tiết kiệm nước giải nhiệt người ta sử dụng nước tuần hoàn với bơm tuần hoàn và tháp giải nhiệt nước. Việc lắp nhiều máy nén trong một cụm máy có ưu điểm: - Dễ dàng điều chỉnh năng suất lạnh theo nhiều bậc. - Trường hợp có một máy hỏng vẫn có thể cho các máy khác hoạt động bình thường trong khi sửa chữa máy. - Các máy có thể khởi động từng chiếc tránh dòng khởi động quá lớn. Máy làm lạnh nước giải nhiệt bằng gió Máy chỉ khác máy làm lạnh nước giải nhiệt bằng nước ở dàn ngưng làm lạnh bằng không khí. Do khả năng trao đổi nhiệt của dàn ngưng giải nhiệt gió kém nên diện tích của dàn lớn, cồng kềnh làm cho năng suất lạnh của một tổ máy nhỏ hơn so với máy giải nhiệt bằng nước. Kiểu giải nhiệt gió có ưu điểm là không cần nước làm mát nên giảm được toàn bộ hệ thống nước làm mát như bơm, đường ống và tháp giải nhiệt. Máy đặt trên mái cũng đỡ tốn diện tích sử dụng nhưng vì trao đổi nhiệt ở dàn ngưng kém nên dẫn đến nhiệt độ ngưng tụ cao hơn do đó công nén cao hơn và điện năng tiêu thu cao hơn cho một đơn vị lạnh so với máy làm lạnh nước giải nhiệt nước. B) phương án chọn máy cho công trình Thông qua một số đặc điểm chức năng cấu tạo của các hệ thống điều hoà đã giới thiệu ở trên, dựa vào bảng tóm tắt những đặc điểm của từng hệ thống điều hoà không khí đã giới thiệu. Việc lựa chọn một hệ thống điều hoà thích hợp cho công trình la hết sức cần thiết và quan trọng, nó đảm bảo cho hệ thông đáp ứng được đầy đủ những yêu cầu của công trình. Ta so sánh hai phương pháp làm lạnh là làm lạnh trực tiếp và làm lạnh gián tiếp. Ta thấy rằng mỗi phương pháp làm lạnh đều có những ưu và nhược điểm của nó. Mỗi phương pháp làm lạnh buồng đều có yêu cầu thiết bị riêng biệt và cũng ứng dụng hiệu quả cho từng trường hợp cụ thể riêng biệt. * Làm lạnh trực tiếp có ưu điểm là: - Thiết bị đơn giản vì không cần thêm một vòng tuần hoàn phụ. - Tuổi thọ cao, kinh tế hơn. - ít tổn thất năng lượng đứng về mặt nhiệt động. - Tổn hao lạnh khi khởi động nhỏ. - Nhiệt độ buồng lạnh có thể giám sát qua nhiệt độ sôi của môi chất - Dễ dàng điều chỉnh nhiệt độ bằng cách đóng và ngắt máy nén ( đối với các loại máy lạnh nhỏ và trung bình). Nhưng hệ thống làm lạnh trực tiếp cũng có những nhược điểm trong từng trường hợp cụ thể sau: - Khi là hệ thống lạnh trung tâm, dùng cho những nhà cao tầng, văn phòng... thì lượng môi chất nạp vào máy sẽ rất lớn, khả năng rò rỉ môi chất lớn nhưng khó có khả năng dò tìm chỗ hở để xử lí. Việc cấp lỏng cho các dàn bay hơi ở xa khó vì tổn thất áp suất lớn. Đối với máy lạnh frêon, việc hồi dầu sẽ khó khăn khi dàn lạnh đặt xa và đặt thấp hơn vị trí máy nén. Với quá nhiều dàn lạnh việc bố trí cấp đều môi chất cho các dàn cũng trở nên khó khăn và khả năng máy nén rơi vào hành trình ẩm rất lơn. - Một nhược điểm khác của máy lạnh trực tiếp là trữ lạnh của dàn lạnh trực tiếp kém hơn do đó khi máy lạnh dừng hoạt động thì dàn lạnh cũng hết lạnh nhanh chóng. * Làm lạnh gián tiếp qua chất tải lạnh có các ưu điểm sau: - Có độ an toàn cao, do chất tải lạnh là nước hoặc nước muối không gây độc hại cho con người, không làm ảnh hưởng tới chất lượng bảo quản sản phẩm. - Vì có hệ thống làm lạnh là vòng tuần hoàn nước nên máy lạnh có cấu tạo đơn giản hơn, đường ống dẫn môi chất ngắn. Hệ thống lạnh được lắp ráp thành tổ hợp hoàn chỉnh ngay tại nhà máy chế tạo do đó đảm bảo độ tin cây cao hơn. Các công việc lắp đặt, hiệu chỉnh, thử bền, thử kín, nạp gas, vận hành, hiệu chỉnh, bảo dưỡng đều dễ dàng và đơn giản. - Việc cấp lạnh tới những nơi tiêu thụ do hệ thống nước lạnh đảm nhiệm, do áp suất nước không cao nên an toàn hơn với người sử dụng và độ kín của dàn không trở thành vấn đề quan trọng. Mặc dù vậy hệ thống làm lạnh gián tiếp cũng có những nhược điểm sau: - Năng suất lạnh của máy bị giảm do độ chênh nhiệt độ giữa nhiệt độ buồng lạnh và nhiệt độ sôi của môi chất lớn. - Hệ thống thiết bị cồng kềnh vì phải thêm một vòng tuần hoàn nước gồm bơm, bình giãn nở, các đường ống và bình bay hơi làm lạnh nước. - Tốn năng lượng bổ sung cho bơm hoặc cánh khuấy nước. Do những đặc điểm của hai phương pháp làm lạnh trên kết hợp với thực tế là ta phải chọn một hệ thống lạnh làm lạnh bảo quản dược phẩm, do đó yêu cầu vệ độ an toàn chất lượng được chú trọng do đó hệ thống lạnh làm lạnh gián tiếp là sự lựa chọn tối ưu. Cũng do việc bảo quản lạnh luôn cần một hệ thống lạnh lớn với năng suất lạnh cao do đó việc sử dụng hệ thống điều hoà trung tâm nước với máy làm lạnh nước giải nhiệt bằng nước cho công trình là một sự lựa chọn tối ưu nhất và hiệu quả nhất. Còn đối với các phòng hành chính do diện tích phòng nhỏ hẹp, số người làm việc ít do đó ta chọn phương pháp làm lạnh là dùng hệ thống điều hoà cục bộ cho từng phòng làm việc riêng rẽ với các máy lạnh là máy điều hoà hai cụm. C) thành lập và tính toán sơ đồ điều hoà không khí 1 sơ đồ điều hoà không khí Ta chọn sơ đồ điều hoà không khí một cấp. Sơ đồ điều hoà không khí một cấp được sử dụng tương đối rộng rãi vì hệ thống tương đối đơn giản, đảm bảo được các yêu cầu vệ sinh, vận hành không phức tạp lại có tính kinh tế cao. Biểu diễn quá trình trên đồ thị I - d . TH-NH: qúa trình hoà trộn giữa không khí tươi và không khí tuần hoàn. Quá trình này sẩy ra trong buồng hoà trộn. H-V: Quá trình làm lạnh làm khô. Quá trình này sẩy ra khi không khí đi qua dàn lạnh. VT: Quá trình nhận nhiệt thừa và ẩm thừa. Quá trình này sẩy ra trong không gian điều hoà Tính toán sơ đồ điều hoà không khí Phòng bảo quản Các thông số điểm nút N, T, V º O theo đồ thị I - d t, 0C j, % I, kJ/kg d, kg/kg T 22 65 56,11 0,01 N 32,8 65 98,39 0,0208 V º O 14 95 34,75 0,0088 Tia quá trình: et = = = 2242 kcal/kg Lưu lượng không khí cần thiết để triệt tiêu toàn bộ nhiệt ẩm thừa: G = - = = 5,4 kg/s Lưu lượng không khí tươi nhằm đảm bảo yêu cầu vệ sinh là: GN = 1,2 . 0,0083 . n 0,0083 m3/s.người : Theo bảng 1.4 trang 18[1] n : Số người GN = 1,2 . 0,0083 . 3 = 0,02 kg/s Do GN không đạt 10% G do đó ta chọn GN = 10% G GN = 10%G = 0,54 kg/s lưu lượng không khí tuần hoàn là: GT = G - GN = 5,4 - 0,54 = 4,86 kg/s Xác định điểm hoà trộn H: IH = = = 60,338 kJ/kg Năng suất lạnh yêu cầu: QO = G .(IH - IO) = 5,4 .( 60,338 - 34,75) = 138,2 kW các phòng hành chính. Tính tương tự ta có: - Phòng thủ quỹ: Q0 = 5,142 kW - Phòng kế toán: Q0 = 5,535 kW - Phòng điều hành: Q0 = 6,959 kW - Phòng chứng từ: Q0 = 7,595 kW Tính toán chọn máy và đường ống dẫn không khí A) Tính toán chọn máy Chọn máy điều hoà nguyên cụm giải nhiệt nước phụ thuộc vào nhiệt độ nước ra khỏi dàn ngưng đồng thời cũng phụ thuộc vào lưu lượng không khí, nhiệt độ phòng. Do máy đặt tại Hà Nội và là điều hoà cấp 3 nên nhiệt độ nước vào và ra khỏi bình ngưng sẽ là: Điều hoà cấp 3 tại Hà Nội : tN = 32,8 0C d = 65% tư = 27,5 0C Nhiệt độ nước vào bình ngưng: tW1 = 27,5 + 4 = 31,5 0C Nhiệt độ nước ra khỏi bình ngưng: tW2 = 31,5 + 5 = 36,5 0C Theo bảng 5.10 trang 248 [1] ta chọn máy UCJ 850 N Khi đó: lưu lượng gió danh nghĩa : AFR = = 9 kg/s Tổng công suất lạnh danh nghĩa: TC = 2.82,9 = 165,8 kW B) Tính toán và thiết kế miệng thổi và đường ống dẫn không khí. tính toán miệng thổi a) Giới thiệu về miệng thổi: Miệng thổi là thiết bị cuối cùng trên đường ống gió có nhiệm vụ cung cấp và khuyếch tán gió vào phòng, sau đó không khí được đưa qua miệng hút tái tuần hoàn về thiết bị sử lý không khí. Miệng thổi được phân ra nhiều loại khác nhau tuỳ thuộc vào chức năng hình dáng và vị trí lắp đặt miệng thổi. Ví dụ như dựa vào chức năng phân bố không khí của miệng thổi ta có thể phân ra miệng thổi khuyếch tán hoặc phun tia tốc độ cao. Căn cứ theo vị trí lắp đặt ta có miệng thổi gắn trần, gắn tường treo tường... Do đặc tính là một phòng bảo quản dược phẩm do đó để phù hợp với quá trình cung cấp không khí cho phòng bảo quản ta chon miệng thổi kiểu lưới . Miệng thổi này được lắp ở thành bên của ống gió. Loại miệng thổi này thường có chiều dài lớn hơn chiều cao, bên ngoài là khung với thanh đứng, thanh ngang, ở giữa là một lớp lưới bảo vệ. b) Tính toán Các thông số tính toán : Chiều cao của phòng bảo quản là H = 6m; Chiều rộng của phòng bảo quản là L = 28m = 92 feet Tổng lưu lượng không khí V = 5,4 Kg/s = 4,5 m3/s Theo đồ thị 7.17 T224 [2] ta thấy chiều rộng của phòng bảo quản là quá lớn với chiều dài thực tế không khí thổi khi bố trí một đường ống cấp gió với một miệng thổi, vì vậy không thể chọn phương án bố trí một đường ống cấp gió. Để giảm chiều dài dòng khí mà một miệng thổi thổi ra cho phù hợp với tiêu chuẩn của miệng thổi ta chọn phương án bố trí hai đường ống cấp gió chạy dọc theo chiều dài của phòng bảo quản và được lắp đặt treo trần với mỗi đường ống gió được đặt cách tường gần nhất là 5m, và ta bố trí miệng thổi ở hai bên của đường ống gió. Khi đó chiều dài dòng khí của một miệng thổi là: L’ = = = 23 feet Theo tiêu chuẩn về tốc độ miệng thổi T368 [3] ta chọn tốc độ miệng thổi ra là w = 3,5m/s = 700 fpm Theo đồ thị 7.17 T224 [2] với L’ = 23 feet và w = 700 fpm ta có: Lưu lượng một miệng thổi V0 = 315 cfm = 0,145 m3/s Kích thước một miệng thổi: 5 x 20 inch = 125 x 500 mm 6 x 16 inch = 150 x 400 mm ta chọn miệng thổi có kích thước 150 x 400 mm Số lượng miệng thổi là: N = = = 31 cái Vậy ta có số miệng thổi là 31 cái việc bố trí miệng thổi được nêu rõ trong bản vẽ thiết kế bố trí đường ống. Một nhánh ống có số miệng thổi là 18 và một nhánh ống có số miệng thổi là 13. khoảng cách mỗi miệng thổi được xác định cụ thể trên bản vẽ thiết kế bố trí đường ống. Miệng ống lắp đặt ở các đoạn ống thẳng không lắp ở các đoạn ống côn, ở các khuỷu. Tính toán đường ống gió. 2.1) Giới thiệu về đường ống gió. Hệ thống đường ống gió làm nhiẹm vụ đưa không khí từ quạt gió tới các miệng thổi gió (hoặc đường ống cấp gió)... bao gồm đường ống gió chính, các ống nhánh trên đường ống gió cấp, gió hồi, đường ống thải gió. Hệ thống đường ống gió bao gồm hai loại chính là hệ thống ống gió kiểu treo và hệ thống kênh ngầm. Hệ thống ống dẫn không khí kiểu treo thì vật liệu dùng làm ống thường là tôn hoa hoặc tôn tráng kẽm có độ dầy từ 0,5 – 1,5 mm . Các ống dẫn khí lạnh thường được bọc cách nhiệt bằng bông thuỷ tinh, stiropo... phía ngoài được bọc một lớp chống ẩm và bên ngoài được bọc một lớp lưới thép bảo vệ. Trường hợp ống dẫn không khí đi ngoài trời thi phải dùng lớp vỏ bọc bằng tôn kẽm thay cho lưới thép. ống gió loại này có rất nhiều hình dáng như tiết diện tròn, vuông, chữ nhật. Tuy nhiên phổ biến nhất vẫn là loại ống chữ nhật vì nó được chế tạo dễ dàng đặc biệt với các loại cút, tê, khuỷu... bên cạnh đó loại ống chữ nhật còn có thể tiết kiệm được không gian treo và đỡ ống. Các ống dẫn kiểu treo thường được chế tạo thành các đoạn ống ngắn và được ghép với nhau bằng các mặt bích có đệm cao su. Với hệ thống ống dẫn kênh ngầm có thể xây bằng gạch hoặc bằng bê tông, có tiết diện ngang là hình chữ nhật hoặc hình vuông. Hệ thống kênh ngầm được đặt giưới đất nên tiết kiệm được không gian phòng máy dễ vận hành và thu gom bụi. Tuy nhiên hệ thống kênh ngầm thường chỉ dùng để lấy gió hồi chứ ít khi dùng làm đường gió cấp do không khí đi trong kênh dễ bị ô nhiễm bởi ẩm và nấm mốc, vì vậy muốn dùng hệ thống kênh ngầm để làm đường gió cấp thì cần phải qua công đoạn sử lý chống ẩm mốc... Hệ thống này thường dùng phổ biến trong các nhà máy lớn như sợi dệt, nhà máy sản xuất... Với đề tài là thiết kế là một phòng bảo quản dược phẩm ta chọn hệ thống ống dẫn không khí là hệ thống kiểu treo trần, vật liệu dùng là tôn hoa với tiết diện ống hình chữ nhật. Hệ thống ống dẫn không khí được chia làm hai loại là ống gió chính và ống gió nhánh. ống gió chính là đoạn ống nối chung từ miệng thổi của hai máy điều hoà thổi vào và tại đây không khí được thổi đều vào hai đường gió nhánh chạy dọc theo chiều dài của phòng bảo quản. Hệ thống đường ống nhánh chạy dọc theo chiều dài phòng và được bố trí các miệng thổi như trên bản vẽ thiết kế. Hệ thống ống nhánh được treo trên trần nhờ các thanh treo được gắn trên trần. Do hệ thống ống dẫn không khí được đặt trong không gian điều hoà nên ta không cần bọc cách nhiệt. 2.2) Tính toán đường ống gió. Có nhiều phương pháp tính toán đường ống gió nhưng phổ biến nhất vẫn là tính toán bằng phương pháp ma sát đồng đều. Các thông số trước khi tính: Lưu lượng không khí tổng: V = 4,5 m3/s Tổng cộng có 31 miệng thổi, lưu lượng một miệng thổi : V0 = 0,145 m3/s Theo bảng 7.5 T367 [1] ta chọn khuỷu 900 không cánh hướng dòng. Theo số liệu bảng 7.1 và 7.1 T 376 [1] ta chọn vận tốc của không khí tại ống chính là w = 8 m/s Tiết diện của ống chính G = = 0,56 m2 Ta chọn ống cỡ 800 x 700 mm Tốc độ gió là : w = = 8 m/s Như đã nói ở trên đường ống gió được chia làm hai ống nhánh. Ta chia mỗi ống nhánh thành 3 đoạn mỗi đoạn có 3 miệng thổi, nhưng do ống được bố trí lắp miệng thổi ở hai bên nên số miệng thổi trên một nhánh là 6 Lưu lượng không khí qua một đoạn ống là : V’0 = 6 . V0 = 6 . 0,145 = 0,87 m3/s = 870 l/s Thông số đoạn ống chính: + lưu lượng gió V = 4500 l/s + Đạt 100% lưu lượng, theo bảng 7.11 T 386 [1] % tiết diện = 100% + Tiết diện ống G = 0,56 m2 + Cỡ ống : 800 x 700 mm + Tốc độ khí trong ống : w = 8 m/s Thông số đoạn ống nhanh đầu tiên: + Lưu lượng gió: V1 = = = 2250 l/s + % lưu lượng = .100 = 50% + % tiết diện: theo bảng 7.11 T 386 [1] % lưu lượng = 50% có % tiết diện = 58% + Tiết diện ống = % tiết diện x tiết diện ống chính = 0,58 x 0,56 = 0,32 m2 + cỡ ống : chọn cỡ 600 x 500 mm khi đó tiết diện thực của ống G1 = 0,6 x 0,5 = 0,3 m2 + tốc độ khí trong ống w1 =lưu lượng / tiết diện thực = = 7,5 m/s Thông số đoạn ống tiếp theo: + Lưu lượng gió = lưu lượng đoạn ống nhánh đầu - lưu lượng gió qua 6 miệng thổi = 2250 - 870 = 1380 m/s + % lưu lượng = = 31% + % tiết diện : theo bảng 7.11 T 386 [1] % lưu lượng = 30% có % tiết diện = 39% + tiết diện = % tiết diện x tiết diện ống chính = 0,39 x 0,56 = 0,22 m2 + cỡ ống : chọn cỡ 500 x 400 mm khi đó tiết diện thực của ống = 0,5 x 0,4 = 0,2 m2 + tốc độ khí trong ống w2 = lưu lượng / tiết diện thực = = 6,9 m/s Thông số đoạn ống cuối: + Lưu lượng gió = lưu lượng đoạn ống nhánh thứ hai - lưu lượng gió qua 6 miệng thổi = 1380 - 870 = 510 m/s + % lưu lượng = = 11% + % tiết diện : theo bảng 7.11 T 386 [1] % lưu lượng = 11% có % tiết diện = 17,5 % + tiết diện = % tiết diện x tiết diện ống chính = 0,175 x 0,56 = 0,098 m2 + cỡ ống : chọn cỡ 400 x 250 mm khi đó tiết diện thực của ống = 0,4 x 0,25 = 0,1 m2 + tốc độ khí trong ống = lưu lượng / tiết diện thực = = 5,1 m/s Bảng tổng hợp kết quả tính toán Đoạn ống Lưu lượng gió l/s % lưu lượng(%) % tiết diện (%) Tiết diện ống (m2) Cỡ ống mm Tốc độ khí m/s ống chính 4500 100 100 0,56 800 x 700 8 ống nhánh đoạn 1 2250 50 58 0,3 600 x 500 7,5 ống nhánh đoạn 2 1380 31 39 0,2 500 x 400 6,9 ống nhánh đoạn 3 510 11 17,5 0,1 400 x 250 5,1 Hệ thống đường ống bao gồm + một ống côn dài 500 mm nối ống nhánh đoạn 1 với ống nhánh đoạn 2 với kích thước từ 600 x 500 mm sang 500 x 400 mm + một đoạn ống côn dài 500 mm nối ống nhánh đoạn 2 với ống nhánh đoạn 3 với kích thước từ 500 x 400 mm sang 400 x 250 mm + một khuỷu 900 nối ống nhánh đoạn 1 + một khuỷu 900 nối ống chính với ống nhánh đoạn 1 đồng thời chuyển kích thước từ 800 x 700 mm sang 600 x 500 mm + một khuỷu 900 của ống chính + các chi tiết trên dùng lắp đặt một bên đường ống do đó khi lắp đặt cho toàn bộ hệ thống cần nhân đôi số lượng lên. Thông số chiều dài đường ống gió: Đường kính ống (mm) Đoạn ống Chiều dài (m) 800 x 700 ống chính 3,5 Đoạn ống thẳng 0,5 Khuỷu 1,5 600 x 500 ống nhánh đoạn 1 5 Khuỷu 1 ống nhánh đoạn 1 14 Côn 0,5 500 x 400 ống nhánh đoạn 2 14 Côn 0,5 400 x 250 ống nhánh đoạn 3 14 Vậy tổng chiều dài của hệ thống đường ống gió là 54,5 m Theo đồ thị hình 7.24 T373 [1]: Với lưu lượng gió là 5400 l/s và tốc độ không khí là 8 m/s ta xác định được Tổn thất áp suất trên một mét đường ống: DPl = 0,72 Pa/m Đường kính tương đương ống: dtd = 820 mm Theo bảng 7.11 T373 [1] ta có đường kính tương đương chính xác là : dtd = 818 mm Tổn thất áp suất của đường ống: DP = l . DPl trong đó: l – chiều dài của đoạn ống gió DPl – tổng thất áp suất trên một mét chiều dài đường ống DP = 54,5 . 0,72 = 39,24 Pa = 4 mmH2O Vậy ta đã có tổn thất áp suất trên đường ống phân phối không khí của hẹ thống. Tổn thất áp suất qua các miệng thổi: DPcb Miệng thổi lắp đặt là loại miệng thổi lưới có kích thước 150 x 400 mm. Không khí trong ống được thổi ra ở các miệng thổi. Theo lý thuyết việc tính toán tổn thất áp suất cho các miệng thổi sẽ được tính toán riêng cho từng miệng thổi, nhưng do lưu lượng không khí đi qua một miệng thổi là bé so với lưu lượng không khí đi trong ống. Phần trăm lưu lượng không khí của một miệng thổi so với lưu lượng của mỗi đoạn ống: ống nhánh đoạn 1: .100% Û = 6,4% trong đó V0 – lưu lượng gió của một miệng thổi V1 – lưu lượng gió của ống nhánh đoạn 1 ống nhánh đoạn 2: .100% = 10,5% - ống nhánh đoạn 3: .100% = 28,4% Ta thấy lưu lượng qua một miệng thổi là nhỏ nên tổng thất cục bộ qua một miệng thổi cũng nhỏ do đó ta sẽ xác định tổn thất áp suất cụ bộ cho cả 6 miệng thổi trên mỗi đoạn ống. Ta có công thức DPcb = (Pa) + z : hệ số trở kháng cục bộ + r : mật độ không khí r = 1,2 kg/ m3 + w : tốc độ không khí + Tổn thất áp suất qua các miệng thổi của ống nhanh đoạn 1. Ta có: lưu lượng không khí qua đoạn ống V1 = 2,25 m3/s tốc độ không khí đi trong đoạn ống w = 7,5 m/s lưu lượng không khí qua một miệng thổi V0 = 0,145 m3/s Lưu lượng không khí qua 6 miệng thổi: V06 = 6.V0 = 0,87 m3/s Tỉ số giữa lưu lựơng không khí qua 6 miệng thổi và lưu lượng qua ống nhánh đoạn 1 là: Theo phụ lục 3 T421 – T462 [1] ta chọn được z = 0,6 Vậy theo công thức ta có: DPcb1 = = 20,3 (Pa) + Tổn thất áp suất qua các miệng thổi của ống nhánh đoạn 2. Ta có: lưu lượng không khí qua đoạn ống V2 = 1,38 m3/s tốc độ không khí đi trong đoạn ống w = 6,9 m/s lưu lượng không khí qua một miệng thổi V0 = 0,145 m3/s Lưu lượng không khí qua 6 miệng thổi: V06 = 6.V0 = 0,87 m3/s Tỉ số giữa lưu lựơng không khí qua 6 miệng thổi và lưu lượng qua ống nhánh đoạn 2 là: Theo phụ lục 3 T421 – T462 [1] ta chọn được z = 1 Vậy theo công thức ta có: DPcb1 = = 28,6 (Pa) + Tổn thất áp suất qua các miệng thổi của ống nhánh đoạn 3. Ta có: lưu lượng không khí qua đoạn ống V3 = 0,51 m3/s tốc độ không khí đi trong đoạn ống w = 5,1 m/s lưu lượng không khí qua một miệng thổi V0 = 0,145 m3/s Lưu lượng không khí qua 6 miệng thổi: V06 = 6.V0 = 0,87 m3/s Tỉ số giữa lưu lựơng không khí qua 6 miệng thổi và lưu lượng qua ống nhánh đoạn 3 là: Theo phụ lục 3 T421 – T462 [1] ta chọn được z = 2 Vậy theo công thức ta có: DPcb1 = = 31,2 (Pa) Tổng tổn thắt áp suất qua các miệng thổi của 2 ống nhánh. SDPcb = 2 x (20,3 + 28,6 + 31,2) = 162 Pa. C Tính chọn tháp giải nhiệt. Giới thiệu chung. Tháp giải nhiệt là một thiết bị không thể thiếu đối với máylạnh giải nhiệt bằng nước. Tháp giải nhiệt sẽ cung cấp nước mát cho bình ngưng tụ, tháp giải nhiệt không hề tham gia vào quá trình xử lý không khí mà nó chỉ có tác dụng làm nguội nước tuần hoàn của bình ngưng. Khối đệm của tháp giải nhiệt là kiểu băng cuộn hình sóng hoặc có dạng tổ ong, được chế tạo bằng phương pháp dập khuôn định hình, đặc điểm của khối đệm là có diện tích bề mặt trao đổi nhiệt lớn, khối đệm lưu lại nước trong một thời gian khá lâu dưới giạng màng đồng thời có khả năng tạo ra sự chẩy rối của không khí do đó tăng hiệu quả trao đổi nhiệt. Dàn phun nước được lắp đặt nhiều dạng, có dạng cố định, có dạng có thể quay. Tháp giải nhiệt có quạt gió là loại hướng trục với sải cánh lớn, động cơ quạt là loại đặc biệt có thể chịu được môi trường làm việc ẩm ướt. Bể chứa nước có cấu tạo đơn giản, thuận tiện cho việc cung cấp nước cho bình ngưng và được bố trí ở đáy của tháp giải nhiệt. Tháp giải nhiệt có vỏ làm bằng vật liệu composit do đó có khả năng chịu được mọi điều kiện thời tiết . Nguyên lý làm việc của tháp giải nhiệt: Nước sau khi giải nhiệt cho bình ngưng được dẫn đến ống góp dàn phun bởi bơm sau đó nhờ dàn phun nước được phun đều lên các khối đện tạo nên màng nước đồng thời quạt gió sẽ hút không khí vào trong tháp qua lưới gió vào, không khí sau khi vào trong tháp do sức hút của quạt sẽ tiếp xúc với màng nước nhận nhiệt của nước sau đó được quạt thổi ra ngoài, nước sau khi được nhận nhiệt sẽ được đưa tới bình ngưng. Tính chọn tháp. Do có 2 máy UCJ850N nên ta sẽ chọn 2 tháp giải nhiệt, mỗi tháp giải nhiệt sẽ tương ứng với một máy đồng thời khi có 2 tháp giải nhiệt ta sẽ có phương án dự phòng cho trường hợp một tháp giải nhiệt bị hỏng hoặc bảo dưỡng thì vẫn còn một máy hoạt động. Tháp giải nhiệt bố trí ngay phía trên phòng đặt máy, vị trí cụ thể được thể hiện trên bản vẽ thiết kế. Máy UCJ850N có công suất danh định là 82,9 kW = 23,6 tấn lạnh Mỹ và có lưu lượng nước giải nhiệt là 262 l/ph. Do đó ta chọn tháp giải nhiệt LBC 25 có lưu lượng nước định mức là 325 l/ph Kiểm tra tháp giải nhiệt Do trong hệ thống tháp giải nhiệt chỉ có nhiệm vụ làm mát nước và cung cấp nước để giải nhiệt bình ngưng, nó không thể quyết định lưu lựơng nước qua tháp được mà lưu lượng nước qua tháp do nhiệt độ nước ra khỏi bình ngưng và nhiệt độ ngoài trời quyết định. Khi nhiệt độ ngoài trời là cao và nhiệt độ nước ra khỏi bình ngưng thấp thì tháp giải nhiệt cần có lưu lượng nước lớn và ngược lại. Theo catalog kỹ thuật của máy UCJ850N thì khi máy làm việc với lưu lượng không khí 225 m3/ph, nhiệt độ khô qua dàn bay hơi 270C, nhiệt độ nước ra khỏi bình ngưng 350C thì lưu lượng nước cần để giải nhiệt bình ngưng là 262 l/ph. Như vậy tháp giải nhiệt đáp ứng được lưu lượng trên. Nếu lưu lượng không khí 225 m3/ph, nhiệt độ không khí khô qua dàn 32 0C, nhiệt độ nước ra khỏi bình ngưng 40 0C , thì lưu lượng nước cần để giải nhiệt bình ngưng là 318 l/ph và nếu nhiệt độ nước ra khỏi bình ngưng là 35 0C thì lưu lượng nước cần để giải nhiệt bình ngưng là 319 l/ph. Như vậy ta thấy với tháp giải nhiệt LBC25 hoàn toàn đáp ứng được yêu cầu của máy do đó ta chọn tháp giải nhiệt là LBC 25 D Chọn bơm nước giải nhiệt. Theo bảng 5.15 T 260[1] ta co tháp giải nhiệt LBC 25 có lưu lượng định mức là 325 l/ph cột áp bơm 1,7 bar. Từ bảng 6.15 T 336[1] ta thấy có bơm ký hiệu MD40 – 125/2,2 có lưu lượng nước là 350 l/ph với cột áp bơm là 22 mmH2O = 2.15 bar. Bơm phù hợp với thông số làm việc của tháp giải nhiệt. Ta cần xem sét thông số cột áp cuả bơm có phù hợp với tổn thất áp suất của đường ống nước và trở kháng qua bình ngưng xem có phù hợp không. Theo catalog kỹ thuật thì máy UCJ850N với lưu lượng không khí 225 l/ph thì trở kháng lớn nhất qua bình ngưng đạt 57,7 kpa = 0,577 bar Theo bảng 6.15 T 336[1] ta chon bơm MD40 – 125/2,2 có lưu lượng 350 l/ph thì cột áp tổng đạt 24 mH2O = 2,35 bar Vậy ta chọn 3 bơm ly tâm ký hiệu MD40 – 125/2,2 [1] – Sách “Hướng dẫn thiết kế hệ thống điều hoà không khí” thầy Nguyễn Đức Lợi. [2] – Sách “Cơ sở kỹ thuật điều hoà không khí” thầy Hà Đăng Trung. [3] – Sách “Bài tập nhiệt động truyền nhiệt và kỹ thuật lạnh” thầy Phạm Văn Tuỳ. Tính kiểm tra chọn thông số quạt Việc kiểm tra, chọn thông số quạt là rất quan trọng, nó đảm bảo cho việc cung cấp không khí cho toàn bộ phòng bảo quản. Nếu ta chọn quạt không đúng , hay bố trí đường ống mà có tổn thất áp suất quá cao, vượt qua giới hạn mà nhà sản xuất cho phép thì có thể dẫn tới việc hệ thống máy sẽ không sử dụng được. Theo số liệu tính toán mà ta đã tính được Lưu lượng không khí cung cấp cho phòng bảo quản là 4,5 m3/s = 270 m3/ph Tổng tổn thất trên đường ống dẫn ... Theo catalog kỹ thuật của nhà sản xuất : Máy UCJ 850N cho phép tổn thất trên đường ống từ ... đến ...Pa. Có khả năng tạo được 5 cấp lưu lượng : 240 m3/ph; 300 m3/ph; 360 m3/ph; 420 m3/ph; 480 m3/ph. Do ở phần chọn máy ta chọn 2 máy UCJ850N nên để đảm bảo lưu lượng không khí cấp cho phòng bảo quản thì ta cần chọn quạt có lưu lượng là .300 m3/ph. Vậy tổng lưu lượng của 2 máy sẽ đạt : 3 x 300 = 600 m3/ph Để đạt lưu lượng này với tổng tổn thất áp suất là 162 Pa theo catalog kỹ thuật ta sẽ chọn tốc độ quạt là 980 v/ph. Khi đó công suất động cơ là 5,46 kW