Đồ án Thiết kế, lắp đặt hệ thống điều hòa không khí cho nhà làm việc tổng công ty viễn thông quân đội Viettel

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP CHUYÊN NGÀNH CÔNG NGHỆ KỸ THUẬT NHIỆT LẠNH THIẾT KẾ, LẮP ĐẶT HỆ THỐNG ĐIỀU HÒA KHÔNG KHÍ CHO NHÀ LÀM VIỆC TỔNG CÔNG TY VIỄN THÔNG QUÂN ĐỘI VIETTEL Ñeà taøi: GVHD: TS. Trần Danh Giang SVTH : Phạm Hồng Thịnh K45 – Nhiệt Lạnh TRƯỜNG ĐẠI HỌC NHA TRANG KHOA CHẾ BIẾN CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ ĐIỀU HÒA KHÔNG KHÍ CHƯƠNG 2: TÍNH TOÁN CÂN BẰNG NHIỆT ẨM CHƯƠNG 3: LỰA CHỌN HỆ THỐNG ĐIỀU HÒA KHÔNG KHÍ VÀ BỐ TRÍ CÁC THIẾT BỊ CỦA HỆ THỐNG CHƯƠNG 4: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG VẬN CHUYỂN VÀ PHÂN PHỐI KHÔNG KHÍ CHƯƠNG 5: CÁC BIỆN PHÁP THI CÔNG LẮP ĐẶT VẬN HÀNH BẢO DƯỠNG SỬA CHỮA NỘI DUNG ĐỒ ÁN Chương 1: TỔNG QUAN VỀ ĐIỀU HÒA KHÔNG KHÍ 1.1 Vai trò của điều hòa không khí đối với con người Sức khỏe con người là một trong những yếu tố quan trọng quyết định đến năng suất lao động. Hệ thống điều hòa không khí có nhiệm vụ tạo ra và giữ ổn định các thông số trạng thái của không khí trong không gian hoạt động của con người, để con người luôn cảm thấy dễ chịu nhất tức là tạo cho con người điều kiện vi khí hậu thích hợp. 1.2. Vai trò của điều hoà không khí đối với sản xuất Điều hòa không khí có vai trò đặc biệt quan trọng thậm chí không thể thiếu đối với nhiều ngành công nghiệp: cơ khí chính xác, điện tử,…Các ngành công nghiệp nhẹ: dệt, thuốc lá, giấy… để đảm bảo chất lượng cao cho sản phẩm hoặc đảm bảo máy móc, thiết bị làm việc bình thường. 1.3 Các hệ thống điều hòa không khí dùng trong thực tế hiện nay 1.3.1 Máy điều hòa cục bộ 1) Máy điều hòa cửa sổ 2) Máy điều hòa loại tách 1.3.2 Hệ thống điều hòa tổ hợp gọn 1) Máy điều hòa tách 2) Máy điều hòa nguyên cụm 1.3.3 Hệ thống điều hòa trung tâm nước 1.3.4 Máy điều hòa VRV Khái niệm, nguyên lý, phân tích ưu nhược điểm của từng loại đã được nêu cụ thể trong đồ án tốt nghiệp Chương 2. TÍNH TOÁN CÂN BẰNG NHIỆT ẨM 2.1 Giới thiệu công trình “Nhà làm việc của tổng công ty viễn thông quân đội Viettel” là một tòa nhà lớn có kiến trúc hiện đại, tọa lạc trên mặt bằng rộng khoảng hơn 1700 m2 ,với 17 tầng, trong đó gồm 1 tầng hầm và 1 tầng mái, cao hơn 50m, nằm tại Số 1 Giang Văn Minh. Hai mặt chính của tòa nhà đối diện với 2 con đường lớn của thành phố Hà Nội là đường Giang Văn Minh và đường Kim Mã. Tòa nhà được xây dựng với mục đích làm văn phòng làm việc. Tầng 1 chủ yếu dùng làm sảnh đón tiếp. Tầng 2 có một sảnh tầng, phòng họp, khu giới thiệu sản phẩm, khu phục vụ…Tầng 3 – 5 là khu nghiên cứu và ứng dụng công nghệ của hệ thống thông tin liên lạc. Tầng 6 – 15 dùng làm văn phòng làm việc. Hệ thống điều hoà không khí cần phục vụ cho toàn bộ diện tích từ tầng 1 đến tầng 15 trừ các phòng kho và vệ sinh. Các khu vệ sinh có đường thông gió thải. Các cầu thang cần bố trí hệ thống quạt áp dương để thoát nạn khi có hoả hoạn. 2.2 Chọn các thông số thiết kế2.2.1 Chọn các thông số thiết kế trong nhà Các thông số được chọn theo yêu cầu tiện nghi của con người. Yêu cầu tiện nghi được chọn theo tiêu chuẩn Việt Nam TCVN 5687 – 1992. Sau khi trọn và tra đồ thị ta được các thông số thiết kế trong nhà như bảng 2.1: Bảng 2.1 Các thông số thiết kế trong nhà Tốc độ gió tiện nghi trong không gian điều hòa được lấy trong khoảng 0,07 ÷ 0,21m/s. 2.2.2 Chọn các thông số thiết kế ngoài nhà Qua việc phân tích các đặc điểm của công trình: đây là một công cộng sử dụng làm văn phòng làm việc nên đòi hỏi chế độ nhiệt ẩm không khắt khe, không có phòng nào yêu cầu đặc biệt nên phương án cuối cùng được lựa chọn là điều hoà không khí cấp 3. Thông số ngoài nhà được chọn cho điều hoà cấp 3 theo tiêu chuẩn Việt Nam TCVN 5687 – 1992 biểu diễn trên đồ thị I-d của không khí ẩm, điều kiện khí hậu lấy theo tiêu chuẩn Việt Nam TCVN 4088 – 85. Sau khi chọn và tra đồ thị ta được các thông số thiết kế ngoài nhà như bảng 2.2: Bảng 2.2: Các thông số thiết kế ngoài nhà Bảng 2.3: Các thông số cơ bản của phòng cần trang bị điều hòa Bảng 2.3: tiếp 2.3 Phương pháp tính toán thiết kế 2.3.1 Tổng quát Có nhiều phương pháp để tính toán cân bằng nhiệt ẩm, trong đề tài này trình bày các bước tính cân bằng nhiệt ẩm theo phương pháp Carrier: tính toán năng suất lạnh Q0 mùa hè và năng suất sưởi Qs mùa đông bằng cách tính riêng tổng nhiệt hiện thừa Qht và nhiệt ẩn thừa Qât của mọi nguồn nhiệt tỏa ra và thẩm thấu tác động vào phòng điều hòa. Q0 = Qt = ∑Qht + ∑Qât Sau đó tính năng suất gió thổi vào, gió hồi, gió tươi, nhiệt độ thổi vào…,chọn sơ đồ điều hòa thích hợp và lập sơ đồ điều hòa trên ẩm đồ t-d của không khí ẩm theo Carrier. Do tòa nhà có các tầng từ 3 đến 15 không có tường ngăn cách giữa các phòng với nhau mà chỉ ngăn cách bằng các tấm lửng bằng thạch cao cao từ 1,5 m đến 2 m nên các tầng này khi tính toán cân bằng nhiệt ẩm thì ta có thể tính cho cả diện tích sử dụng của tầng mà vẫn đủ nhiệt tải của từng phòng Hình 2.1 Sơ đồ tính toán nhiệt theo phương pháp Carrier Q0 = Qt = ∑Qht + ∑Qât Nhiệt hiện thừa Qht do: Nhiệt ẩn thừa Qaât do: Bức xạ Q1 ∆t qua bao che Q2 Nhiệt tỏa Q3 Do người Q4 Do gió tươi QN Gió lọt Q5 Nguồn khác Q6 Qua kính Q11 Trần (mái) Q21 Vách Q22 Nền Q23 Đèn Q31 Máy Q32 Người hiện Q4h Người ẩn Q4â Gió tươi hiện QhN Gió tươi ẩn QâN Gió lọt hiện Q5h Gió lọt ẩn Q5â Khác Q6 2.3.2 Tính nhiệt hiện thừa và nhiệt ẩn thừa. 1) Nhiệt bức xạ qua kính Q11 2) Nhiệt hiện truyền qua mái bằng bức xạ do Q21 3) Nhiệt hiện truyền qua vách Q22 4) Nhiệt hiện truyền qua nền Q23 5) Nhiệt hiện tỏa do đèn chiếu sáng Q31 6) Nhiệt hiện tỏa do máy móc Q32 7) Nhiệt hiện và ẩn do ngưới toả ra Q4 8) Nhiệt hiện và ẩn do gió tươi mang vào Qhn và Qân 9) Nhiệt hiện và ẩn do gió lọt Q5h và Q5â 10) Các nguồn nhiệt khác Do thời gian hạn chế nên ở đây em không thể trình bày tính toán cân bằng nhiệt ẩm. Trong đồ án em đã trình bày phương pháp, công thức tính toán, giải thích chi tiết từng thành phần, cách tra số liệu và tính toán chi tiết cho một số phòng làm ví dụ, các phòng còn lại tính toán tương tự bằng cách lập bảng trong chương trình Excel và kết quả được tổng hợp ở trong hệ thống các bảng. Ở đây em đã tổng hợp lại kết quả tại bảng 2.4. Bảng 2.4: Kết quả tính toán nhiệt tải Qh , Qâ , và Q0 cho từng phòng Bảng 2.4: (tiếp) 2.3.3 Thành lập và tính toán sơ đồ điều hoà không khí 1) Thành lập sơ đồ điều hoà không khí Sơ đồ điều hoà không khí được thiết lập dựa trên kết quả tính toán cân bằng nhiệt ẩm, đồng thời thoả mãn các yêu cầu về tiện nghi của con người và yêu cầu công nghệ, phù hợp với điều kiện khí hậu. Qua phân tích đặc điểm của công trình ta thấy: đây là công trình điều hoà không khí thông thường không đòi hỏi nghiêm ngặt về chế độ nhiệt ẩm. Do đó chỉ cần sử dụng sơ đồ tuần hoàn không khí 1 cấp là đủ đáp ứng các yêu cầu đặt ra. Sơ đồ này được sử dụng rộng rãi nhất vì hệ thống tương đối đơn giản, đảm bảo được yêu cầu vệ sinh lại kinh tế, vận hành không phức tạp. 2) Sơ đồ điều hoà không khí tuần hoàn 1 cấp 7 5 9 10 Hình 2.2 Sơ đồ tuần hoàn không khí 1 cấp 1-Cửa lấy gió tươi, 2-Buồng hòa trộn, 3-Thiết bị xử lý ẩm, 4-Quạt gió cấp, 5-Ống gió cấp, 6-Miệng thổi, 7-Không gian điều hòa, 8-Miệng hồi, 9-Ống gió hồi, 10-Lọc bụi. Hình 2.3 Sơ đồ tuần hoàn không khí 1 cấp biểu diễn trên ẩm đồ N - Không khí ngoài nhà. T - Không khí trong nhà. H - Không khí sau khi hoà trộn. O  V – Điểm thổi vào. 2.3.4. Tính toán sơ đồ điều hoà không khí 1) Điểm gốc G và hệ số nhiệt hiện SHF(h) Điểm gốc G được xác định trên ẩm đồ ở t = 240C và  = 50% . Thang chia hệ số nhiệt hiện h đặt ở bên phải ẩm đồ. 2) Hệ số nhiệt hiện phòng RSHF(hf) Hệ số nhiệt hiện phòng RSHF hf : Là tỉ số giữa thành phần nhiệt hiện trên tổng nhiệt hiện và ẩn của phòng chưa tính đến thành phần nhiệt hiện và nhiệt ẩn do gió tươi và gió lọt QhN và QâN đem vào không gian điều hoà. 3) Hệ số nhiệt hiện tổng GSHF(ht) Hệ số nhiệt hiện tổng GSHF ht : là tỉ số giữa nhiệt hiện tổng và nhiệt tổng ht = = hf = 4) Hệ số đi vòng bypass (BF) Xác định hệ số đi vòng BF: là tỉ số giữa lượng không khí đi qua dàn lạnh nhưng không trao đổi nhiệt ẩm với dàn với tổng lượng không khí thổi qua dàn. Hệ số này được chọn theo bảng 4.22[3]. 5) Hệ số nhiệt hiện hiệu dụng ESHF (hef) Hệ số nhiệt hiện hiệu dụng ESHF hef : là tỉ số giữa nhiệt hiện hiệu dụng của phòng và nhiệt hiện tổng hiệu dụng của phòng. Qhef – Nhiệt hiện hiệu dụng của phòng ERSH . Qhef = Qhf + BF.( Q5h + QhN ) Qâef – Nhiệt ẩn hiệu dụng của phòng ERLH . Qâef = Qâf + BF.( Q5â + QâN ) = hef = 6) Nhiệt độ đọng sương của thiết bị Đường ht cắt đường  =100% tại S thì điểm S chính là điểm đọng sương và nhiệt độ ts là nhiệt độ đọng sương của thiết bị. Nhiệt độ đọng sương của thiết bị được xác định theo hệ số hef tra theo bảng 4.24 [3]. 7) Nhiệt độ không khí sau dàn lạnh Nhiệt độ không khí sau dàn lạnh được xác định theo biểu thức: t0 = ts + (tH – ts).BF Nhiệt độ điểm hoà trộn: tH = tT , tN : Nhiệt độ không khí trong và ngoài nhà, GN : Lưu lượng không khí tươi, kg/s, GN = 10%G, GT : Lưu lượng không khí tuần hoàn, kg/s, G : Lưu lượng gió tổng G = GT + GN , kg/s. 8) Xác định lưu lượng không khí qua dàn lạnh Lưu lượng không khí qua dàn lạnh được xác định theo biểu thức: L = , l/s. Trong đó: L – Lưu lượng không khí, l/s; Qhef – Nhiệt hiện hiệu dụng của phòng, W; tT, tS – Nhiệt độ trong phòng và nhiệt độ đọng sương, 0C; BF – Hệ số đi vòng. 2.3.5. Các bước tính toán sơ đồ tuần hoàn một cấp Hình 2.4 Sơ đồ tuần hoàn một cấp với các hệ số nhiệt hiện, hệ số đi vòng và quan hệ qua lại với các điểm H, T, O, S. Sau khi tính các hệ số, lập sơ đồ tính toán và kiểm tra điều kiện vệ sinh ta tính được năng suất lạnh yêu cầu của các phòng theo bảng 2.5. Bảng 2.5: Tổng hợp năng suất lạnh yêu cầu Bảng 2.5: tiếp Chương 3. LỰA CHỌN HỆ THỐNG ĐIỀU HÒA KHÔNG KHÍ VÀ BỐ TRÍ CÁC THIẾT BỊ CHÍNH CỦA HỆ THỐNG Sau khi so sánh và phân tích các ưu nhược điểm của các hệ thống điều hòa không khí hiện có trên thị trường Việt Nam, căn cứ vào tính chất của công trình phương án cuối cùng là lựa chọn thiết bị điều hoà không khí Daikin loại một mẹ nhiều con, biến tần VRV-II được sản xuất theo công nghệ của Nhật Bản đáp ứng được tiêu chuẩn, yêu cầu kỹ thuật của công trình. Tiêu chí lựa chọn: - Một cụm dàn nóng cấp môi chất lạnh cho các dàn lạnh trong 1 hoặc 2 tầng. - Cố gắng sử dụng ít chủng loại dàn nóng để hệ thống đồng bộ và đơn giản. Hệ thống VRV-II bao gồm các thiết bị chính: - Cụm dàn lạnh. - Cụm dàn nóng. - Hệ thống ống gas và bộ chia gas (REFNET). Sau khi tính toán tải nhiệt cho các tầng của công trình với tiêu chí lựa chọn như trên, tiến hành lựa chọn theo các bước như sau: + Từ tổng năng suất lạnh danh định của các dàn lạnh của mỗi tầng ta chọn được cụm dàn nóng tương ứng của tầng đó. Đối với các tầng có năng suất lạnh nhỏ thì ta có thể chọn 1 dàn nóng cho 2 tầng + Dựa vào năng suất lạnh của các dàn lạnh thành phần ta chọn được bộ chia gas tại từng vị trí và dựa vào kích thước đầu ra của các bộ chia gas ta cũng chọn được kích thước của ống gas. Công trình này ta chọn dàn lạnh kiểu dấu trần nối ống gió, dàn lạnh cassette âm trần và dàn lạnh treo tường được tổng hợp trong bảng 3.1: Bảng 3.1: Thông số kỹ thuật cơ bản của các dàn lạnh sử dụng Bảng 3.1: tiếp Sau khi chọn được các dàn lạnh như trên ta cũng lựa chọn được các cụm dàn nóng tổng hợp trong bảng 3.2: Bảng 3.2: Thông số kỹ thuật cơ bản của các dàn nóng sử dụng Chương 4. TÍNH TOÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG VẬN CHUYỂN VÀ PHÂN PHỐI KHÔNG KHÍ 4.1. Lựa chọn và bố trí hệ thống phân phối không khí 4.1.1. Yêu cầu của miệng thổi và miệng hồi Việc lựa chọn miệng thổi và hình thức thổi gió ta căn cứ và chiều cao, diện tích sàn không gian điều hoà, lưu lượng không khí cần thiết và các chỉ tiêu: có thẩm mỹ cao, hài hoà với trang trí nội thất của công trình, dễ dàng lắp đặt, độ ồn thấp; đảm bảo phân phối gió đều, tốc độ gió phù hợp, trở lực nhỏ … 4.1.2. Tính chọn miệng thổi, miệng hồi Căn cứ vào đặc điểm công trình, mặt bằng trần để chọn số lượng miệng thổi. Sau đó tính toán kiểm tra các thông số yêu cầu để điều chỉnh các thông số. Ở công trình này chọn loại miệng thổi khuyếch tán để lắp đặt cho phù hợp với kiến trúc của các không gian điều hoà. 4.2. Tính toán thiết kế đường ống dẫn không khí Các yêu cầu chung của các hệ thống đường ống gió như là: - Bố trí đường ống đơn giản và nên đối xứng. - Hệ thống đường ống gió phải tránh được các kết cấu xây dựng, kiến trúc và các thiết bị khác trong không gian thi công. Có rất nhiều phương pháp tính toán thiết kế hệ thống ống dẫn không khí, trong đồ án này sử dụng phương pháp ma sát đồng đều để tính toán. Tiến hành theo các bước sau: + Xác định tốc độ gió khởi đầu, tiết diện và tổn thất áp suất của đoạn ống đầu tiên từ quạt đến chỗ rẽ nhánh thứ nhất. + Xác định kích thước của từng đoạn ống. + Xác định tổng chiều dài tương đương của mạng ống gió với trở kháng thuỷ lực lớn nhất. + Áp suất tĩnh tổng cần thiết để kiểm tra cột áp của quạt. Chương 5. CÁC BIỆN PHÁP THI CÔNG LẮP ĐẶT VẬN HÀNH BẢO DƯỠNG SỬA CHỮA 5.1. Công tác thi công lắp đặt Việc lắp đặt hệ thống các dàn nóng, các dàn lạnh hệ thống điện động lực, điện điều khiển, hệ thống đường ống gió, thông gió vệ sinh… tất cả đòi hỏi phải chính xác đúng tiêu chuẩn kỹ thuật, chắc chắn và thẩm mỹ. 5.2. Công tác vận hành Để duy trì sự hoạt động bình thường của toàn bộ hệ thống, đạt được các chế độ nhiệt ẩm theo yêu cầu, tránh được những sự cố đáng tiếc xảy ra, người vận hành phải là người có những kiến thức cơ bản về hệ thống VRV-II. Khi vận hành các thiết bị: máy nén, các thiết bị tự động… phải tuân thủ những quy định chỉ dẫn trong quy trình vận hành máy và an toàn lao động. 5.3. Công tác bảo dưỡng và sửa chữa. Việc bảo dưỡng hệ thống: Dàn nóng, dàn lạnh thường xuyên là rất quan trọng nhằm tạo những điều kiện tối ưu cho sự hoạt động của các thiết bị đồng thời kịp thời phát hiện những hư hỏng, sự cố từ đó có biện pháp sửa chữa, khắc phục kịp thời duy trì sự làm việc ổn định của hệ thống đảm bảo các chỉ tiêu về kinh tế, kỹ thuật. Hệ thống điều hòa không khí có khả năng tự động thông báo sự cố của các thiết bị trong hệ thống VRV-II bằng cách hiển thị mã lỗi trên màn hình tinh thể lỏng của điều khiển. Thông qua mã lỗi này người vận hành, sửa chữa khoanh vùng được sự cố làm giảm đáng kể thời gian khắc phục sự cố. KẾT LUẬN Phương án lựa chọn hệ thống điều hòa không khí VRV-II với các dàn lạnh dấu trần nối ống gió,dàn lạnh cassette âm trần và dàn lạnh treo tường, giải pháp cấp gió tươi bằng cách sử dụng các dàn thông gió tái thu hồi nhiệt HRV cho công trình là hết sức hợp lý cả về mặt kinh tế và kỹ thuật. Ưu điểm: -Thỏa mãn các yêu cầu của thiết kế (độ lạnh, độ ồn, mỹ quan, sức khỏe, vận hành ...). - Thi công và lắp đặt dễ dàng. - Tiết kiệm điện năng (trên 20%) do sử dụng máy VRV-II cũng như sử dụng thiết bị với công suất nhỏ hơn. - Công suất nhỏ hơn do đó tiết kiệm được chi phí hoạt động. - Dễ dàng vận hành và sửa chữa, các khu vực quan trọng luôn luôn đảm bảo yêu cầu điều hoà. Nhược điểm: - Chi phí đầu tư cao hơn do sử dụng thiết bị VRV-II dù hệ thống này rất tiết kiệm năng lượng. Xét về tất cả các mặt kinh tế, kỹ thuật và thẩm mỹ thì sử dụng hệ thống VRV-II là phương án tối ưu nhất cho công trình này. Đề xuất ý kiến: - Nên sử dụng phần mềm để việc tính toán cân bằng nhiệt ẩm trở lên đơn giản, nhanh chóng và chính xác hơn. - Đây là hệ thống hiện đại nên việc lắp đặt phải hết sức chính xác để hệ thống có thể hoạt động ổn định theo đúng các chỉ tiêu kỹ thuật yêu cầu. Công trình thiết kế này thực hiện theo TCVN về điều hòa không khí cho một tòa nhà làm việc. Phương án điều hòa và xử lý không khí đưa ra là hoàn toàn có tính khả thi. Tuy nhiên nó vẫn chỉ ở mức độ là một đồ án tốt nghiệp đại học, còn để đi vào thi công thực tế thì cần phải cụ thể hóa hơn nữa.