Đồ án Tính toán thiết kế Điều hoà không khí

 Đồ án môn học:Tính toán thiết kế Điều hoà không khí
 TRỜNG CAO ĐẲNG NGHỀ CÔNG NGHIỆP 
 HÀ NỘI
 KHOA ĐIỆN - ĐIỆN TỬ 
 
 ---- ----
 Nội dung thiết kế:
 Hệ thống điều hoà không khí cho hội trường
 Nhà D Trường Cao Đẳng Nghề Công Nghiệp
 Hà Nội 
 Trang 1 CHƯƠNG 1:
 VAI TRÕ CỦA ĐIỀU HOÀ KHÔNG KHÍ
1.1. Ảnh hưởng của môi trưuờng đến con ngƣời
1.1.1 Nhiệt độ
 Nhiệt độ là yếu tố gây cảm giác nóng lạnh đối với con người. Cơ thể con
 0
người có nhiệt độ là t ct=37 C. Trong quá trình vận động cơ thể con người luôn 
toả ra nhiệt lượng qtoả. Lượng nhiệt do cơ thể toả ra phụ thuộc vào cường độ vận 
động. Để duy trì thân nhiệt, cơ thể thường xuyên trao đổi nhiệt với môi trường. 
Sự trao đổi nhiệt đó sẽ biến đổi tương ứng với cường độ vận động. Có hai 
phương thức trao đổi nhiệt với môi trường xung quanh.
 - Truyền nhiệt: Truyền nhiệt từ cơ thể con người vào môi trường xung 
quanh theo ba cách: dẫn nhiệt, đối lưu và bức xạ. Nói chung nhiệt lượng trao đổi 
theo hình thức truyền nhiệt phụ thuộc chủ yếu vào độ chênh nhiệt độ cơ thể và 
môi trường xung quanh. Lượng nhiệt trao đổi này gọi là nhiệt hiện, ký hiệu qh.
 Khi nhiệt độ môi trường t mt nhỏ hơn thân nhiệt, cơ thể truyền nhiệt cho 
môi trường; Khi nhiệt độ môi trường lớn hơn thân nhiệt thì cơ thể nhận nhiệt từ 
môi trường. Khi nhiệt độ môi trường bé, t=t ct-tmt lớn, qh lớn, cơ thể mất nhiều 
nhiệt nên có cảm giác lạnh và ngược lại khi nhiệt độ môi trường lớn khả năng 
thải nhiệt từ cơ thể ra môi trường giảm nên có cảm giác nóng. Nhiệt hiện q h phụ 
thuộc vào t=t ct-tmt và tốc độ chuyển động của không khí. Khi nhiệt độ môi 
trường không đổi, tốc độ không khí ổn định thì qh không đổi. Nếu cường độ vận 
động của con người thay đổi thì lượng nhiệt hiện qh không thể cân bằng với 
lượng nhiệt do cơ thể sinh ra, cần có hình thức trao đổi thứ hai,đó là toả ẩm.
 - Toả ẩm: Ngoài hình thức truyền nhiệt cơ thể còn trao đổi nhiệt với môi 
trường xung quanh thông qua toả ẩm. Toả ẩm có thể xảy ra ở mọi phạm vi nhiệt 
độ và khi nhiệt độ môi trường càng cao thì cường độ toả ẩm càng lớn. Nhiệt 
năng của cơ thể toả ra ngoài cùng với hơi nước dưới dạng nhiệt ẩn, nên lượng 
nhiệt lượng này được gọi là nhiệt ẩn, ký hiệu qw
 Trang 2 Ngay cả khi nhiệt độ môi trường lớn hơn 37 0C, cơ thể con người vẫn thải 
được nhiệt ra môi trường thông qua hình thức toả ẩm, đó là thoát mồ hôi. Người 
ta tính được rằng cứ 1g mồ hôi thì cơ thể một lượng nhiệt sắp xỉ 2500J. Nhiệt độ 
càng cao, độ ẩm môi trường càng thấp thì mức độ thoát mồ hôi càng nhiều.
 Nhiệt ẩn có giá trị càng cao thì hình thức thải nhiệt bằng truyền nhiệt 
không thuận lợi.
 Tổng nhiệt lượng truyền nhiệt và toả ẩm phải đảm bảo luôn bằng lượng 
nhiệt do cơ thể sinh ra.
 Mối quan hệ giữa hai hình thức phải luôn đảm bảo: Qtoả=qh+qw
 Đây là một phương trình cân bằng động, giá trị của mỗi đại lượng trong 
phương trình có thể tuỳ thuộc vào cường độ vận động, nhiệt độ, độ ẩm, tốc độ 
chuyển động của không khí trong môi trường xung quanh 
 Nếu vì một lý do nào đó xảy ra mất cân bằng nhiệt thì sẽ gây rối loạn và 
sẽ sinh đau ốm.
 Nhiệt độ thích hợp nhất đối với con người nằm trong khoảng 22÷270C
1.1.2 Độ ẩm tương đối
 Độ ẩm tương đối có ảnh hưởng quyết định tới khả năng thoát mồ hôi vào
trong môi trường không khí xung quanh. Quá trình này chỉ xảy ra khi <100%.
Độ ẩm càng thấp thì khả năng thoát mồ hôi càng cao, cơ thể cảm thấy dễ 
 chịu. Độ ẩm quá cao hay quá thấp đều không tốt đối với con người.
 - Độ ẩm cao: Khi độ ẩm tăng khả năng thoát mồ hôi kém, cơ thể cảm 
thấy nặng nề, mệt mỏi, và dễ gây cảm cúm. Người ta nhận thấy ở một nhiệt độ 
và tốc độ gió không đổi, khi độ ẩm lớn khả thoát mồ hôi chậm hoặc không thể 
bay hơi được, điều đó làm cho bề mặt da có lớp mồ hôi nhớp nháp.
 - Độ ẩm thấp: Khi độ ẩm thấp mồ hôi sẽ dễ bay hơi nhanh làm da khô, 
gây nứt nẻ chân tay, môi . Như vậy độ ẩm thấp cũng không có lợi cho cơ thể.
 Độ ẩm thích hợp đối với cơ thể con người nằm trong khoảng tương đối 
rộng =50÷70%
 Trang 3 1.1.3 Tốc độ không khí
 Tốc độ không khí xung quanh có ảnh hưởng đến cường độ trao đổi nhiệt
và trao đổi chất (thoát mồ hôi) giữa cơ thể với môi trường xung quanh.
 Khi tốc độ lớn, cường độ trao đổi nhiệt ẩm tăng lên. Vì vậy khi đứng 
trước gió.
 Ta cảm thấy mát và thường da khô hơn nơi yên tĩnh trong cùng điều kiện 
về độ ẩm và nhiệt độ.
 Khi nhiệt độ không khí thấp, tốc độ quá lớn thì cơ thể mất nhiệt gây cảm 
giác lạnh. Tốc độ gió thích hợp phụ thuộc vào nhiều yếu tố: nhiệt độ gió, cường 
độ lao động, độ ẩm, trạng thái sức khoẻ của mỗi người .
 Trong kỹ thuật điều hoà không khí ta chỉ quan tâm tới tốc độ không khí 
trong vùng làm việc tức là vùng dưới 2m kể từ sàn nhà. Đây là vùng mà mọi 
hoạt động của con người đều xay ra trong đó.
1.1.4 Nồng độ các chất độc hại
 Khi trong không khí có các chất độc hại chiếm một tỷ lệ lớn nó sẽ ảnh
hưởng đến sức khoẻ con người. Mức độ tác hại của mỗi chất tuỳ thuộc vào bản 
chất chất chất độc hại, nồng độ của nó trong không khí, thời gian tiếp xúc của 
con người, tình trạng sức khoẻ 
 Các chất độc hại bao gồm các chất chủ yếu sau:
 Bụi: Bụi ảnh hưởng đến hệ hô hấp. Tác hại của bụi phụ thuộc vào bản 
chất, nồng độ và kích thước của bụi. Kích thước càng nhỏ thì càng có hại vì nó 
tồn tại trong không khí lâu hơn, khả năng thâm nhập vào cơ thể sâu hơn và rất 
khó khử bụi. Hạt bụi lớn thì khả năng khử dễ hơn nên ít ảnh hưởng đến con 
người. Bụi có hai nguồn gốc là hữu cơ và vô cơ
 Khí CO2 và SO2: Các khí này ở nồng độ thấp không độc nhưng khi 
nồng độ của chúng lớn thì sẽ làm giảm nồng độ O 2 trong không khí, gây nên 
cảm giác mệt mỏi. Khi nồng độ quá lớn có thể dẫn đến ngạt thở.
 Các chất độc hại khác: Trong quá trình sống sản xuất và sinh hoạt, 
trong không khí có thể có lẩn những chất độc hại như NH3 và Clo là những 
chất rất có hại đến sức khoẻ con người.
 Trang 4 Tuy các chất độc hại có nhiều nhưng trên thực tế trong các công trình dân 
dụng chất độc hại phổ biến nhất vẫn là khí CO 2 do con người thải ra trong quá 
trình hô hấp. Vì vậy trong kỹ thuật điều hoà không khí người ta chủ yếu quan 
tâm đến nồng độ CO2.
 Để đánh giá mức độ ô nhiễm người ta dựa vào nồng độ CO2 có trong 
không khí.
1.1.5 Độ ồn
 Người ta phát hiện ra rằng, khi con người làm việc lâu dài trong khu vực
có độ ồn cao thì lâu ngày cơ thể sẽ suy sụp , có thể gây một số bệnh như: stress, 
bồn chồn và các rối loạn gián tiếp khác. Độ ồn tác động nhiều đến hệ thần kinh.
Mặt khác khi độ ồn lớn có thể làm ảnh hưởng đến mức độ tập trung trong công 
việc hoặc đơn giản hơn là gây sự khó chịu cho con người. Vì vậy, độ ồn là một 
tiêu chuẩn không thể bỏ qua khi thiết kế hệ thống điều hoà không khí. Đặc biệt 
các hệ thống điều hoà cho các đài phát thanh, truyền hình, các phòng studio, thu 
âm, thu lời thì yêu cầu về độ ồn là qua trọng nhất.
1.2. Ảnh hưởng của môi trƣờng đến sản xuất
 Con người là một yếu tố vô cùng quan trọng trong sản xuất. Các thông số 
khí hậu ảnh hưởng nhiều tới con người có nghĩa là cũng ảnh hưởng tới năng suất 
và chất lượng sản phẩm một cách gián tiếp.
1.2.1. Nhiệt độ
 Nhiệt độ có ảnh hưởng đến nhiều loại sản phẩm. Một số quá trình
sản xuất đòi hỏi nhiệt độ phải nằm trong một giới hạn nhất định.
1.2.2. Độ ẩm tương đối
 Độ ẩm cũng có ảnh hưởng đến một số sản phẩm
 - Khi độ ẩm cao có thể gây nấm mốc cho một số sản phẩm nông nghiệp 
và công nghiệp nhẹ.
 - Khi độ ẩm thấp sản phẩm sẽ khô, giòn không tốt hoặc bay hơi làm giảm 
chất lượng sản phẩm hoặc hao hụt trọng lượng.
 Trang 5 1.2.3. Vận tốc không khí
 Tốc độ không khí cũng có ảnh hưởng đến sản xuất nhưng ở một khía cạnh
khác.
 - Khi tốc độ lớn, trong nhà máy dệt, sản xuất giấy sản phẩm nhẹ sẽ bay 
khắp phòng hoặc làm rối sợi. Trong một số trường hợp sản phẩm bay hơi nước 
nhanh sẽ làm giảm chất lượng.
 - Vì vậy, trong một số xí nghiệp sản xuất người ta cũng qui định tốc độ 
không khí không được vượt quá mức cho phép.
1.2.4. Độ trong sạch của không khí
 Có nhiều ngành sản xuất bắt buộc phải thực hiện trong phòng không khí
cực kỳ trong sạch như sản xuất hàng điện tử bán dẫn, tráng phim, quang học...
Một số ngành thực phẩm cũng đòi hỏi cao về độ trong sạch của không khí, tránh 
làm bẩn các thực phẩm.
1.3. Vai trò của điều hoà không khí
 Điều hoà không khí là một ngành khoa học nghiên cứu các phương pháp, 
công nghệ và thiết bị để tạo ra một môi trường không khí phù hợp với công nghệ 
sản xuất, chế biến hoặc tiện nghi đối với con người. Ngoài nhiệm vụ duy trì 
nhiệt độ trong không gian điều hoà ở mức độ yêu cầu, hệ thống điều hoà không 
khí còn phải giữ độ ẩm trong không khí trong không gian đó ổn định ở một mức 
quy định nào đó. Bên cạnh đó, cần phải chú ý đến vấn đề bảo vệ độ trong sạch 
của không khí, khống chế độ ồn và sự lưu thông hợp lý của dòng không khí.
 Điều hoà không khí còn gọi là điều tiết không khí, là quá trình tạo ra và 
duy trì ổn định các thông số trạng thái của không khí theo một chương trình định 
sẵn không phụ thuộc vào điều kiện bên ngoài.
 Khác với thông gió, trong hệ thống điều hoà, không khí trước khi vào 
phòng đã được xử lý về mặt nhiệt ẩm. Vì thế điều tiết không khí cao hơn thông 
gió.
 Có nhiều cách phân loại các hệ thống điều hoà không khí:
 - Theo mức độ quan trọng:
 +Hệ thống điều hoà không khí cấp I
 Trang 6 +Hệ thống điều hoà không khí cấp II
 + Hệ thống điều hoà không khí cấp III
- Theo chức năng:
 +Hệ thống điều hoà cục bộ
 +Hệ thống điều hoà phân tán
 +Hệ thống điều hoà trung tâm
 Trang 7 CHƯƠNG 2:
 GIỚI THIỆU CÔNG TRÌNH VÀ CHỌN THÔNG SỐ TÍNH TOÁN
2.1. Giới thiệu công trình
 Hội trường Nhà D Trường Cao Đẳng Nghề Công Nghiệp Hà Nội là công 
trình được xây dựng tại Thủ Đô Hà Nội . Toàn bộ công trình là một toà nhà có 
chiều cao trung bình 20m, diện tích mặt bằng xây dựng là 40m × 25m =1000m2. 
Hội trường là nơi diễn ra hội nghị học tập, sinh hoạt văn hoá, văn nghệ, nghiên 
cứu khoa học của thầy và trò Trường Cao Đẳng Nghề Công Nghiệp Hà Nội
2.2. Ý nghĩa việc lắp đặt điều hoà không khí tại hội Nhà D Trường Cao 
Đẳng Nghề Công Nghiệp Hà Nội
 Việt Nam là một nước nằm trong vùng khí hậu nhiệt đới nóng và ẩm vì 
vậy mà tại Hà Nội vào mùa hè là rất oi bức lại thêm môi trường không khí 
không được trong sạch nếu không muốn nói là ô nhiễm. Việc lắp đặt điều hoà 
không khí tại hội trường trường là không thể thiếu để tạo ra môi trường không 
khí trong sạch có chế độ nhiệt ẩm thích hợp cũng là yếu tố gián tiếp nâng cao 
chất lượng dạy và học.
2.3. Chọn thông số tính toán
2.3.1 Cấp điều hoà trong hệ thống điều hoà không khí
 - Khi thiết kế hệ thống điều hoà không khí việc đầu tiên là phải lựa chọn 
cấp điều hoà cho hệ thống điều hoà cần tính. Cấp điều hoà thể hiện độ chính xác 
trạng thái không khí cần điều hoà (nhiệt độ, độ ẩm ) của công trình. Có 3 cấp 
điều hoà:
 + Cấp 1 có độ chính xác cao nhất
 + Cấp 2 có độ chính xác trung bình
 + Cấp 3 có độ chính xác vừa phải
 Cần lưu ý rằng nếu chọn công trình có độ chính xác cao nhất (cấp 1), sẽ 
kéo theo ví dụ như năng suất lạnh yêu cầu lớn nhất và cũng sẽ kéo theo giá 
thành công trình cũng sẽ cao nhất. Ngược lại, khi chọn độ chính xác của công 
trình vừa phải thì giá thành công trình cũng vừa phải. Chính vì vậy hệ thống
 Trang 8 điều hoà không khí tại hội trường trường Nhà D em chọn hệ thống cấp
3 vì ở đây độ chính xác chỉ cần vừa phải.
2.3.2. Chọn thông số tính toán
 Thông số tính toán ở đây là nhiệt độ và độ ẩm tương đối của không khí
trong phòng cần điều hoà và ngoài trời.
2.3.2.1 Nhiệt độ và độ ẩm của không khí trong phòng
 Nhiệt độ và độ ẩm tương đối của không khí trong phòng ký hiệu là tT, T
ứng với trạng thái không khí trong phòng được biểu diễn bằng điểm T của 
không khí ẩm.Việc chọn giá trị tT, T phụ thuộc vào mùa trong năm, ở Việt Nam 
nói chung có hai mùa là mùa nóng và mùa lạnh. Khi không gian điều hoà tiếp 
xúc với không khí ngoài trời chỉ qua một vách ngăn mà không qua một không 
gian đệm có điều hoà (như hành lang để giảm sự chênh lệch nhiệt độ trong 
phòng và ngoài trời), việc chọn thông số tính toán trong nhà như sau:
 - Mùa nóng:
 Độ ẩm tương đối: T = 60%
 0
 Nhiệt độ:t T =25 C
 - Mùa lạnh: Ở nước ta chỉ có các tỉnh phía Bắc mới có mùa lạnh và nói
chung nhiệt độ ngoài trời ít khi xuống quá thấp, nhân dân ta thường có tập quán 
mặt áo ấm mùa đông vào phòng. Vì vậy, hệ thống điều hoà không khí tại hội 
trường Nhà D về mùa đông sẽ ngừng hoạt động.
2.3.2.2 Nhiệt độ và độ ẩm của không khí ngoài trời
 Nhiệt độ và độ ẩm của không khí ngoài trời kí hiệu t N, N . Trạng thái của 
không khí ngoài trời được biểu thị bằng điểm N trên đồ thị không khí ẩm. Chọn 
thông số tính toán ngoài trời phụ thuộc vào mùa nóng, mùa lạnh và cấp điều hoà.
 Hệ thống điều hoà không khí tại hội trường Nhà D ta chọn hệ cấp 3 vậy 
các thông số tính toán ta chọn đối với hệ cấp 3 là:
 Mùa nóng:t N = tmaõ , N
 = (tmaõ )
 Trang 9 tmaõ , (tmaõ ) : Là nhiệt độ và độ ẩm trung bình của tháng nóng nhất trong 
năm theo phụ lục 2 và phụ lục 4 (Sách TTTKHTĐHKK Hiện Đại) thì tại tỉnh 
Ninh Bình tháng nóng nhất là tháng 5 khi đó tra bảng ta có.
 0
 tN = tmaõ =32,4 C
 N = (tmaõ ) =84%
2.4. Các thông số khảo sát của công trình
 - Kích thước hội trường (Dài × Rộng × Cao): 
 25000mm × 9000mm × 3800mm
 - Tổng công suất đèn: 24 kW
 - Số lượng người: 310 người
2.5. Lựa chọn phƣơng án điều hoà không khí
 Hội trường Nhà D có kích thước và các thông số đã cho như trên, ta có thể 
sử dụng các phương án chọn máy điều hoà sau:
 - Máy điều hoà cửa sổ: Tất cả các bộ phận của máy điều hoà đặt trong vỏ 
máy. Ưu điểm là gọn, dễ lắp đặt. Nhược điểm là phải đục tường đặt máy mất mỹ 
quan, máy có năng suất lạnh nhỏ, hình thức không đa dạng.
 - Máy điều hoà tách rời: Máy được phân thành hai mảng:
 + Mảng trong nhà: (indoor unit) Gồm một hay nhiều khối trong có chứa
dàn bốc hơi (dàn lạnh) nên còn gọi là khối lạnh.
 Trang 10