Luận văn Thiết kế hệ thống điều hòa không khí 1 chung cư

Luận văn tốt nghiệp GVHD: PGS.TS LÊ CHÍ HIỆP SVTH: Hồ Sỹ Nam 1 1.1. Vị trí và đặc điểm chung của công trình. 1.4.1. Vị trí của công trình. a. Tên công trình: CĂN HỘ CHO THUÊ TRUNG TẦNG CRESCENT 3. 1– A (CR3.1 – A) Công trình do Công Ty Liên Doanh Phú Mỹ Hưng làm chủ đầu tư. Đơn vị thi công thầu chính là công ty TNHH Điện Lực Hiệp Phước. Công ty Cổ Phần Điện Máy R.E.E là đơn vị thi công phụ chịu trách nhiệm thi công lắp đặt hệ thống điều hòa không khí bao gồm các Water Chiller, Cooling Tower, FCU, PAU, đường ống dẫn nước cấp, nước hồi, ống gió, và các loại miệng gió v.v... b. Vị trí công trình: Vị trí được ký hiệu là CR (Crescent) với các lô đất bao quanh Hồ Bán Nguyệt là CR 1-2-3-4-5-7-8 và tạm chia ra 3 nhóm phát triển dự án. - Nhóm 1: trên 2 lô đất CR1&2 có chức năng làm khu mua sắm và 1 cao ốc văn phòng và khách sạn. - Nhóm 2: trên lô đất CR 3,4,5 & 8 gọi là những tòa nhà ven Hồ Bán Nguyệt. Những tòa nhà có chức năng với các khu dịch vụ phức hợp, buôn bán lẻ, phố ẩm thực, căn hộ để bán, căn hộ và văn phòng cho thuê. - Nhóm 3: lô CR 7 sẽ xây dựng nhà hàng, spa. Công trình ở là những căn hộ cao cấp trong những tòa nhà cao 24 tầng. Phía trước tòa nhà là đường Nguyễn Khắc Viện, phía sau là đường Tôn Dật Tiên, đoạn đường này có dạng bán nguyệt chạy dọc theo rạch Thầy Tiêu tạo thêm một điểm nhấn về cảnh quan không chỉ cho CR3.1-A mà còn cho các công trình lân cận, các khu chung cư này tạo nên một cái tên gọi đặc biệt là “khu Hồ Bán Nguyệt ở Phú Mỹ Hưng – Một trung tâm giao tiếp cộng đồng”. Hình 1.1 là phối cảnh khu Hồ Bán ĐẶC ĐIỂM CỦA CÔNG TRÌNH CRESCENT 3.1 – A Chương I Luận văn tốt nghiệp GVHD: PGS.TS LÊ CHÍ HIỆP SVTH: Hồ Sỹ Nam 2 Nguyệt ở Phú Mỹ Hưng, hình 1.2 là hình ảnh bao quát khu chung cư cho thuê trung tầng CR3. 1 – A trên bản đồ. Hình 1.1 Hình 1.2 Và đây là hình ảnh thật về công trình sau khi đã thi công hoàn thiện. Hình 1.3 là phía trước công trình khi đang thi công, hình 1.4 là phía sau của công trình khi gần hoàn thiện. Chung cư CR3.1 – A này có 4 hướng chính là Đông Bắc, phía sau là hướng Tây Nam, còn lại hai hướng bên cạnh là Đông Nam và Tây Bắc. Kể từ ngày 08/08/2009 chung cư CR3. 1-A sẽ bắt đầu đón những vị khách đầu tiên vào tham quan. Đây là những khách hàng đã đặt thuê căn hộ từ khi CR3 chưa đặt những viên gạch đầu tiên. Luận văn tốt nghiệp GVHD: PGS.TS LÊ CHÍ HIỆP SVTH: Hồ Sỹ Nam 3 Hình 1.3 Hình 1.4 1.4.2. Đặc điểm chung của công trình. Công trình có tất cả là 6 thang máy tại hai sảnh phục vụ cho việc đi lại và 3 cầu thang bộ thoát hiểm. Công trình có tổng cộng 9 tầng. Ở tầng trệt và tầng 2 là khu thương mại, khu mua sắm, ẩm thực, quán café, sân Bowling, nhà hàng phục vụ, giải trí, … Luận văn tốt nghiệp GVHD: PGS.TS LÊ CHÍ HIỆP SVTH: Hồ Sỹ Nam 4 Ngoài ra ở tầng trệt còn là nơi đặt văn phòng của ban quản lý, sảnh tiếp tân và một tam giác trồng cây xanh tạo cảnh quan cho tòa nhà. Trước công trình là một khoảng không gian rộng, trồng hoa và nhiều loại cây xanh. Phần vườn hoa và cây xanh này được thiết kế khá tỷ mỉ và hài hòa với phần kiến trúc của công trình. Các tầng 3 đến tầng 7 là các căn hộ cho thuê cao cấp với nhiều mức giá cũng như phần nội thất và kiến trúc khác nhau. Hai tầng hầm của CR3 được sử dụng làm bãi đỗ xe và phòng đặt máy móc cơ khí, được quy hoạch theo từng khu cho ô-tô và xe máy riêng biệt. Căn tin cho nhân viên, phòng nghỉ cho lái xe cũng được bố trí dưới tầng hầm. Có 21 kiểu căn hộ cho khách hàng lựa chọn từ B1, B2, B3,...,B8-1, B8-2, B9-1, B9-2, B10, B11, C1, C2,...,C8. Có 18 khu từ K1 đến K17 gồm khu office, café, khu thương mại, restaurant, khu thể dục, shop,… các khu này đều gồm một trệt và một tầng. Mỗi tầng hầm cao 3m, tầng trệt và tầng 2 đều cao 4,5m, các tầng còn lại cao 3,8m. Diện tích mặt bằng của công trình hơn 6500m2. Diện tích mặt sàn của công trình là: 4100m2 . Diện tích sàn 2 tầng hầm là : 6420m2 Tổng diện tích (sàn) công trình là 4100x7 + 6420 = 35120m2. Tổng chiều cao của công trình là 37m. Do công trình có hành lang rộng, nhiều sảnh, có giếng trời lớn nên tổng diện tích điều hòa còn lại là 16905,15m2, gồm tất cả là 122 căn hộ chia thành 21 kiểu và 18 khu (một trệt một lửng), ta xem sảnh thang máy như một phòng, còn lại là phần diện tích thông gió. Công trình sử dụng chủ yếu là kính Calorex, màu xanh, hai lớp dày 6mm , cửa sổ sử dụng khung kim loại để trang trí phía ngoài của công trình, làm tăng thêm vẽ đẹp, sự sang trọng , thoáng và sáng sủa cho công trình. Phía trong các tấm kính đó đều có màn che loại màu nhạt nhằm trang trí thêm cho căn hộ sự sang trọng, lịch lãm và mát dịu, chống được phần nào các tia bức xạ của ánh nắng mặt trời. Các khu từ lầu 3 tới lầu 7 đều là các căn hộ chuo thuê nên đặc điểm về điều hòa không khí là cả ngày, hằng ngày, do đó vấn đề thay đổi phụ tải lạnh của các khu này cũng đều đặn, không lớn lắm. Cụ thể phụ tải thay đổi đều cả ngày. Còn các khu thương mại, giải trí, quán café, khu ẩm thực, nhà hàng, shop, … tại lầu trệt và lầu 2 thì phụ tải thay đổi lớn hơn so với khu căn hộ cho thuê. Phụ tải của các khu này thì thường điều hòa cả ngày lẫn đêm, chỉ có một số lẻ tẻ phụ tải theo giờ hành chính. Sự vận hành và sử dụng thiết bị điều hòa trong chung cư nói chung là vận hành cả năm, vì tại TP. Hồ Chí Minh một năm có hai mùa, mùa khô và mùa mưa, tuy mùa mưa nhưng nhiệt độ không khí như trong bảng 1.1 đều cao hơn 310C do đó TP. Hồ Luận văn tốt nghiệp GVHD: PGS.TS LÊ CHÍ HIỆP SVTH: Hồ Sỹ Nam 5 Chí Minh không có mùa lạnh. Do đó vấn đề cần vận hành điều hòa không khí là hoàn toàn cả năm và vận hành cho toàn bộ cả chung cư CR3.1 – A, tùy thuộc vào từng hộ sử dụng mà sẽ có các chế độ nhiệt độ điều hòa phù hợp khác nhau. Còn vấn đề tính giá điện cho điều hòa không khí thì chung cư CR3.1 – A sử dụng thiết bị do công suất lạnh tiêu thụ trên giờ với tên gọi là BTU Meter được cung cấp cho từng căn hộ. Và sẽ tính tiền điện thông qua chỉ số Btu/h hiển thị trên LCD của BTU Meter đó. Như đã nói ở phần trên, Công ty Liên doanh Phú Mỹ Hưng - nhà đầu tư phát triển cơ sở hạ tầng Khu Nam Sài Gòn. Đơn vị thi công thầu chính là công ty TNHH Điện Lực Hiệp Phước (HPPC). Do đó vấn đề lưới điện cho khu Phú Mỹ Hưng đều do HPPC độc quyền cung cấp. Kể từ ngày 01/09/2008, giá điện HPPC đang bán là giờ bình thường từ 4 giờ sáng đến 9giờ30’, từ 11giờ30’ đến 17giờ và từ 20giờ đến 22giờ tối giá là 1118,75đồng/kWh, giờ cao điểm từ 9giờ30’ đến 11giờ 30’ và từ 17giờ đến 20giờ giá là 2218,75đồng/kWh, giờ thấp điểm từ 22giờ đến 4giờ sáng giá là 631,25đồng/kWh. Cao hơn 25% so với mức giá trước đó (815đồng/kWh, không tính giờ cao , thấp điểm ), đồng thời cao hơn giá điêṇ hi ện nay của Điện Lực Việt Nam (EVN) từ 21,2 - 23,8%. Thông thường thì những lúc hệ thống điều hòa không khí ở trạng thái phụ tải đỉnh thì đó cũng là lúc giá điện rớt vào giờ cao điểm. Theo một số công trình thì lúc phụ tải lạnh tăng cao nhất là vào khoảng 16giờ đến 19giờ thì cũng là lúc thời gian được tính là giờ cao điểm cho giá điện cao nhất trong ngày tức là từ 17giờ đến 20giờ với giá điện là 2218,75đồng/kWh. Do đó vấn đề cấp bách đối với các doanh nghiệp đang xài điện do HPPC cung cấp là tiết kiệm điện, tìm mọi phương pháp nhằm giảm lượng điện tiêu thụ nhất là vào những giờ cao điểm trong khi sản xuất kinh doanh và sinh hoạt vẫn không bị trì truệ. Trước tình hình đó thì vấn đề đặt ra cho các nhà thiết kế hệ thống điều hòa không khí cho chung cư CR3.1 – A nói riêng cũng như toàn bộ các chung cư của khu Hồ Bán Nguyệt nói chung là phải tìm ra phương án thiết kế hợp lý nhất, khách quan nhất làm sao để tiền điện chi trả hàng tháng cho vấn đề này là tiết kiệm nhất nếu có thể, cho dù vốn đầu tư ban đầu có thể là bạc tỷ. 1.2. Đặc điểm khí hậu của vùng xây dựng công trình. Công trình được xây dựng tại TP. Hồ Chí Minh, nằm ở khu vực phía Nam nước Việt Nam, mỗi năm có hai mùa: mùa mưa và mùa khô, vào mùa khô khu vực phía Nam nhận được một lượng bức xạ mặt trời khá lớn. Tuy vậy nhưng vì hai mùa này không chênh lệch nhau nhiều về sự biến đổi thời tiết, khí hậu nên khi tính toán ta coi như chỉ có một mùa nắng để quá trình tính toán được dễ dàng hơn Tọa lạc ngay tại vĩ độ 100 Bắc và nằm gần xích đạo, gần biển Đông nên nhiệt độ và độ ẩm tương đối cao, cụ thể là : - Nhiệt độ trung bình lớn nhất của TP. Hồ Chí Minh các ngày trong tháng (t0C) – từ [10]: Bảng 1.1 liệt kê nhiệt độ trung bình lớn nhất của TP. Hồ Chí Minh các ngày trong tháng. Luận văn tốt nghiệp GVHD: PGS.TS LÊ CHÍ HIỆP SVTH: Hồ Sỹ Nam 6 Bảng 1.1 Tháng 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 TB/Năm t 0 C 31,6 32,9 34 34,6 33,4 32,2 31,1 31,5 31,2 31 39,9 30,7 32,1 - Độ ẩm tương đối trung bình của TP. Hồ Chí Minh trong tháng (𝜑%) – từ [10]: Bảng 1.2 liệt kê độ ẩm trung bình lớn nhất của TP. Hồ Chí Minh các ngày trong tháng. Bảng 1.2 Tháng T 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 TB/Năm 𝜑% 73,8 71,1 71 73,7 80,7 83,7 84,2 84,5 86 85,2 81,7 77,8 79,5 - Lượng bức xạ mặt trời ở các tháng là khác nhau và nó còn phụ thuộc vào ngày, giờ mặt trời, hướng của vùng khảo sát. Ở hướng Đông lượng bức xạ mặt trời lớn nhất vào khoảng 8 giờ sáng, giảm vào buổi trưa và buổi chiều. Còn hướng Nam lượng bức xạ mặt trời lớn nhất vào buổi trưa. Hướng Tây lượng bức xạ mặt trời lớn nhất vào khoảng 4 giờ chiều. Còn hướng Bắc chịu bức xạ mặt trời có phần ít hơn nhiều so với các hướng khác. Bảng 1.3 trình bày thông số lượng bức xạ mặt trời lớn nhất tại vĩ độ 100 Bắc, tra ở [2, bảng 7.9, trang 237] Bảng 1.3 Hướng Lượng bức xạ Rmax (W/m 2 ) Tháng Giờ Đông 517 9 và 3 8 Tây 517 9 và 3 16 Nam 378 12 12 Bắc 158 6 16 Đông Bắc 483 6 8 Đông Nam 514 12 9 Tây Bắc 483 6 16 Tây Nam 514 12 15 1.3. Bảng thống kê tên phòng có điều hòa cùng chức năng và diện tích của chúng. Nhìn sơ bộ thì chung cư CR3.1 – A đã phân chia thành 21 kiểu căn hộ khác nhau về diện tích phòng, kiến trúc, chức năng,… cụ thể là B1, B2, B3, B4, B5, B6, B7, B8- 1, B8-2, B9-1, B9-2, B10, B11, C1, C2, C3, C4, C5, C6, C7, C8 và các khu thương mại, quán café, khu ẩm thực, khu thể thao, nhà hàng phục vụ, khu giải trí, phòng ban quản lý,… được ký hiệu từ K1, K2,…tới K17. Bảng 1.4 thống kê chức năng và cấu trúc của từng kiểu căn hộ. Luận văn tốt nghiệp GVHD: PGS.TS LÊ CHÍ HIỆP SVTH: Hồ Sỹ Nam 7 Bảng 1.4 STT Kiểu căn hộ Số lượng Diện tích phòng cần điều hòa (m 2 ) Diện tích kính cửa sổ (m 2 ) Diện tích tường bị hắt nắng (m 2 ) 1 B1 6 112,5 41,4 3 2 B2 22 117,5 41 0 3 B3 5 116,5 63 0 4 B4 5 104 36,5 4,5 5 B5 16 118 38 7,5 6 B6 4 102,5 39,5 6 7 B7 3 102 70 7,5 8 B8 – 1 2 71 28,5 0 9 B8 – 2 2 71 28,5 0 10 B9 – 1 5 73 30,5 0 11 B9 – 2 5 73 30,5 0 12 B10 5 106 91 0 13 B11 5 110,5 49,5 0 14 C1 9 70,5 23 5,5 15 C2 5 61 30,5 0 16 C3 16 76 22,5 8 17 C4 4 69,5 27,5 32,5 18 C5 4 57,5 22 31,5 19 C6 1 77,5 51,5 10,5 20 C7 1 78 51,5 10,5 21 C8 4 80,5 24,5 7,5 K1 Shop 1 1 236 126 0 K2 Shop 2 1 295,25 154,5 0 K3 Shop 3 1 304 132 0 K4 Shop 4 1 240 132 0 K5 Shop 5 1 208 154,8 0 K6 K.T.Mại 1 357,2 288 0 K7 Office 1 2 262 106,2 0 K8 Office 2 1 412 130,5 0 Luận văn tốt nghiệp GVHD: PGS.TS LÊ CHÍ HIỆP SVTH: Hồ Sỹ Nam 8 K9 Office 3 1 291 106,2 0 K10 P.T.Dục 1 220,7 128,7 0 K11 K.N.Hàng 1 1 220,7 128,7 0 K12 K.N.Hàng 2 1 291 106,2 0 K13 Coffee 1 1 273 140 0 K14 P.M.Tính 1 60 0 0 K15 Sảnh 1-T.Tân 1 338,5 352,8 0 K16 Sảnh 2 1 141,2 90 0 K17 Coffee 2 1 288,6 163,3 0 Diện tích cần điều hòa của 21 kiểu căn hộ là 12204m2 và 4701,15m2 là của các khu ở lầu trệt và lầu 2. Vậy có 16905,15m2 cần điều hòa không khí. 1.4. Điều kiện thiết kế. 1.4.1. Điều kiện thiết kế ngoài nhà. Công trình được xây dựng với mục đích là khu chung cư, khu thương mại, nhà hàng, khu ẩm thực, quán café,…Do đó ta sử dụng hệ thống điều hòa không khí cấp 3 duy trì được các thông số trong nhà ở một phạm vi cho phép với độ sai lệch không quá 400h một năm - theo [3, trang 20, 24]. Theo hướng dẫn từ [3, bảng 1.6, trang 21], TCVN 4678 – 1992 , quy tắc tính toán thông số không khí ngoài nhà với cấp điều hòa 1 như sau:  Nhiệt độ tính toán: tN = ttb max .  Độ ẩm tính toán: 𝜑𝑁 = 𝜑𝑡𝑏 . Công trình đang thiết kế nằm tại Phú Mỹ Hưng – Quận 7 – TP. Hồ Chí Minh nên tra [3, bảng 1.7, trang 22] và [3, bảng 1.9, trang 24], ta chọn thông số tính toán ngoài trời cụ thể như sau:  Nhiệt độ tính toán : tN = ttb max = 34,6 0 C  Độ ẩm tính toán : 𝜑𝑁 = 𝜑𝑡𝑏 = 74%. Từ các thông số trên ta tra đồ thị T – D tìm được các thông số còn lại là:  IT = 101kJ/kg  ttw = 30,2 0 C  tds = 29,2 0 C  dT = 26g/kgkk 1.4.2. Điều kiện thiết kế trong nhà. Luận văn tốt nghiệp GVHD: PGS.TS LÊ CHÍ HIỆP SVTH: Hồ Sỹ Nam 9 Theo TCVN 5678 – 1992, theo [3, bảng 1.2, trang 15] và theo tiêu chuẩn ASHRAE tài lệu [7] ta chọn thông số thiết kế trong nhà như sau:  Lầu 3 đến lầu 7 là căn hộ cho thuê để ở như khách sạn nên chọn:  Nhiệt độ điều hòa trong phòng: tT = 24 0 C ( ∓ 20C )  Độ ẩm tương đối trong phòng : 𝜑𝑇𝑚𝑎𝑥 = 70 %. (chọn 𝜑𝑇 = 55 % ∓ 5% để tính toán).  Từ các thông số trên ta tra đồ thị T – D tìm được các thông số còn lại là:  IT = 52,5kJ/kg  ttw = 18,5 0 C  tds = 15,7 0 C  dT = 11,2g/kgkk.  Lầu trệt và lầu 2 là các khu thương mại, giải trí, văn phòng, nhà hàng, quán café, …nên mật độ người ra vào nhiều, mật độ người có mặt trong không gian này cũng không cố định, nhưng ta sẽ chọn theo một con số cụ thể nào đó để dễ dàng cho việc tính toán.  Nhiệt độ điều hòa trong phòng: tT = 21 0 C ( ∓ 20C )  Độ ẩm tương đối trong phòng : 𝜑𝑇𝑚𝑎𝑥 = 70 %. (chọn 𝜑𝑇 = 55 % ∓ 5% để tính toán). Từ các thông số trên ta tra đồ thị T – D tìm được các thông số còn lại là:  IT = 45kJ/kg  ttw = 16 0 C  tds = 12,5 0 C  dT = 9,2g/kgkk. 1.4.3. Đặc điểm và kết cấu công trình. Trong tòa nhà có đặc điểm về kết cấu như sau: - Tất cả cửa sổ lắp kính Calorex, màu xanh, hai lớp dày 6mm, bên trong có treo màn che, cửa chớp màu nhạt. Cửa sổ sử dụng khung kim loại. - Sàn bê tông dày: 200mm. - Tường bao :  Gạch dày : 180mm  Lớp vữa : 10mm (mỗi bên) - Tường ngăn: Luận văn tốt nghiệp GVHD: PGS.TS LÊ CHÍ HIỆP SVTH: Hồ Sỹ Nam 10  Gạch dày: 80mm  Lớp vữa: 10mm (mỗi bên) 1.4.4. Đặc điểm các nguồn nhiệt khác phát ra. Trong mỗi phòng số lươṇg người (nam và nữ) bằng nhau. Lươṇg nhiêṭ tỏa ra từ người được lấy theo giá tri ̣ trung bình ở [1, bảng 7.1, trang 217]. Toàn bộ các căn hộ, các phòng làm việc đều sử dụng đèn điện rất đa dạng, lươṇg nhiêṭ tỏa ra do chiếu sáng lấy: 10 – 12W/m2 từ [3, trang 103] và theo tiêu chuẩn ASHRAE tài liệu [7]. Trong mỗi văn phòng làm việc, căn hộ cho thuê đều trang bị máy tính, máy photocopy, máy in,… nhưng do số lượng của chúng không được xác định cụ thể nên có thể tra theo tiêu chuẩn ASHRAE tài liệu [7] và được xác định ở phần tính toán. Số lượng người trong không gian điều hòa chọn theo [3, bảng 3.2, trang 104]. Từ thông số các bảng tra đã chọn trong tài liệu [3] và dựa trên tiêu chuẩn ASHRAE ở tài liệu [7] . Bảng 1.5 liệt kê tổng hợp các hệ số của các nguồn nhiệt tác động vào không gian cần điều hòa. (Hs = Hệ số). Bảng 1.5 Loại không gian t Setpoint ( 0 C) 𝜑𝑇 max (%) Hs lưu lượng gió tươi (l/s/m 2 ) Mật độ người (m 2 /ng) HS thay đổi không khí Hs chiếu sáng (W/m 2 ) Hs nhiệt máy móc, thiết bị (W/m 2 ) Hs nhiệt hiện, nhiệt ẩn (W/ng) Căn hộ 24 70 0,332 15,38 0,167 10 5,4 70/60 Office 21 70 0,553 11,76 0,167 12 10,8 70/60 Café 21 70 0,332 2 0,167 10 5,4 80/80 Nhà hàng 21 70 0,332 2 0,167 12 5,4 94/66 Sảnh – T.Tân 21 70 0,202 15,38 0,167 12 5,4 70/45 Shop,Retail 21 70 0,254 1,5 0,167 12 5,4 75/70 P.T.Dục 21 70 0,845 6,97 0,167 11 5,4 117/133 P.Máy tính 21 70 0,553 12 0,167 12 214 87/63 K.Thương Mại 21 70 0,202 6 0,167 12 5,4 82/48