chương 1, ta cần cung cấp nước nóng tới 148 phòng nghỉ và các phòng vệ sinh. Ngoài ra, tại tòa 4 tầng của khách sạn còn có một bể bơi 4 mùa rộng 151 m2 yêu cầu nước nóng để phục vụ 24/7 và hai bể sục nóng và hai phòng xông hơi. Vậy ta có hai phụ tải nhiệt chính của khách sạn là phục vụ tắm rửa và phục vụ bể bơi, các phụ tải nhiệt khác công suất không đáng kể. Xét vào giờ cao điểm thì việc cấp nước nóng cho việc tắm rửa là chủ yếu, bể bơi ta có thể gia nhiệt ngoài thời gian này.
Do đó, tính toán công suất nhiệt của hệ thống ta sẽ tính toán trong trường hợp phụ tải của tòa nhà là lớn nhất, đủ để cung cấp nhiệt phục vụ cho tắm nước nóng vào các giờ cao điểm trong mùa đông. Tính toán nhu cầu sử dụng nước nóng cho tắm rửa Thông số sử dụng nước nóng phục vụ tắm rửa vào giờ cao điểm: Số phòng tắm (n1) 148 phòng Số phòng WC chung (n2) 19 phòng Nhiệt độ nước lạnh (t 1 ) 15 ℃ Nhiệt độ nước sử dụng (t 2 ) 40 ℃ Nhiệt độ nước cấp đến các phòng (t 3 ) 65 ℃ Lượng nước sử dụng trong một phòng ( v1) 250 l / h Lượng nước sử dụng trong một phòng WC chung ( v2 ) 30 l / h Hệ số sử dụng không đồng thời về số phòng ( K 1 ) 0,75 Hệ số sử dụng không đồng thời trong cùng một thời điểm ( K 2 ) 0,9 - Lượng nước sử dụng ở 40 ℃ trong giờ cao điểm: G40=K 1. v2) ¿ 0,75 ×0,9 × (148 × 250+19× 30)=25 359,75 (l / h) - Lượng nước nóng ở 65 ℃ là: G65 - Lượng nước lạnh ở 15 ℃ là: G15 - Lấy G40=25 500 ( l / h) Ta có phương trình cân bằng nhiệt và vật chất như sau: { G15.(65−40 ) G 15 +G 65 =25 500 Giải hệ phương trình ta tìm được G65=G15=12 750 ( l / h) Vậy trong khoảng 2 giờ cao điểm ta cần 25 500 lít nước nóng ở 40 ℃. Trước giờ cao điểm ta sẽ gia nhiệt cho 15 500 lít nước lên 65 ℃.
Nên trong khoảng 2 giờ cao điểm ta chỉ cần gia nhiệt thêm cho 10 000 lít nước nữa là đủ. Vậy trong 1 giờ ta sẽ cần gia nhiệt cho 5000 lít nước lên 65 ℃ trong giờ cao điểm. *) Trong giờ cao điểm: Lượng nhiệt cần thiết truyền cho nước lạnh để 5000 lít nước chuyển từ nhiệt độ t 1=15 ℃ trở thành nước nóng có nhiệt độ t 3=65 ℃ trong 1 giờ là: Q1=m. 2164 × 0,9 η *) Ngoài giờ cao điểm: Lượng nhiệt cần thiết truyền cho nước lạnh để 15 500 lít nước có nhiệt độ t 1=15 ℃ nâng nhiệt độ lên nhiệt độ t 3=65 ℃ là: Q 2 =m.η 2164 × 0,9 Công suất hơi để nâng nhiệt bể chứa là: Gbể chứa 1671,29 D = = =278,55( k g / h) hơi bể chứa τ 6 Trong đó: + τ : thời gian gia nhiệt trước giờ cao điểm + η : hiệu suất của thiết bị gia nhiệt + r : nhiệt ẩn hóa hơi của nước ở áp suất 3 bar.
Tính toán nhu cầu nhiệt của bể bơi Theo cấu trúc của công trình, bể bơi ở khách sạn Hoàng Liệt có diện tích 151 m2. Ta cần tính toán nhiệt cần thiết để gia nhiệt cho bể bơi sử dụng khi nhiệt độ là thấp nhất vào mùa đông. Ở đây ta đá tránh khoảng thời gian khách sạn phải phục vụ nhu cầu tắm nước nóng trong giờ cao điểm. * Gia nhiệt cho bể bơi ở trạng thái lạnh: Thông số sử dụng nước nóng gia nhiệt bể bơi khi ở trạng thái lạnh: Diện tích bể (S) 151 m2 Độ sâu trung bình của bể (h) 1,5 m Nhiệt độ nước lạnh (t 1 ) 15 ℃ Nhiệt độ nước tắm bể bơi (t 2 ) 28 ℃ Nhiệt độ nước nóng cấp vào bể bơi (t 3 ) 65 ℃ Do bể bơi thường bơm nước tràn bể sau đó sẽ có hệ thống gom nước tràn đưa ngược lại tuần hoàn trong bể, nên lượng nước trong bể bơi ta tính bằng chính thể tích của bể bơi.
- Lượng nước sử dụng ở 28 ℃ là: G 28 =S. h=151 ×1,5=226,5 (m3)=226 500 ( l ) - Lượng nước nóng ở 65 ℃ là: G65 - Lượng nước lạnh ở 15 ℃ là: G15 Ta có hệ phương trình cân bằng nhiệt: { ⟹ 15 G +G =G 65 28 { G15. (65−28 ) G15+ G65=226500 Giải hệ phương trình ta được: G65=58 890 ( l ) ; G15=167 610 ( l ) Lượng nhiệt cần thiết truyền cho nước lạnh của bể bơi để 58890 lít nước từ 15 ℃ trở thành nước nóng ở 65 ℃ là: Qbb=m. r 0,9 ×2164 Công suất hơi để phục vụ để bơi là: Gbb 6349,81 D = = =1058,3 (k g / h) bb hơi τ 6 * Gia nhiệt cho bể bơi khi đã hoạt động: - Tổn thất nhiệt ra không khí: Q=α.
Δt + α =15 W / m2 K là hệ số tỏa nhiệt của nước ra không khí + Giả thiết nhiệt độ môi trường lúc thấp nhất là 15 ℃ Tổn thất nhiệt ra không khí là: Q1=α. Δt=15 ×151 ×(28−15 )=29 445 W =106 002( kJ / h ) - Tổn thất nhiệt do bay hơi và do người tắm, giả thiết lượng nước thất thoát do bốc hơi và người tắm là 1 % mỗi ngày. Tổn thất nhiệt do bay hơi là: 1 %. r 0,01× 226,5× 1000× 2345 Q =2 = =221309 (kJ / h) 24 24 - Tổn thất nhiệt qua thành bể và đáy bể: do bề mặt trên tầng nên chọn vật liệu làm vách bể bơi là bê tông đá vỡ và đá dăm, có hệ số dẫn nhiệt λ=1,28 W / mK ; độ dày d=20 cm; hệ số tỏa nhiệt 2 bên 1 là α =5 W /2m2 K , α =3 W / m2 K 1 ⟹k= =1,44 1 1 d + + α 1 α2 λ ⟹ Q3=k .(60 – 15) Vì bể bơi có dung tích 151 m3 nên việc gia nhiệt trong 1 thời gian ngắn là không hề dễ dàng.
Ta cho nguồn cấp hoạt động tránh thời gian cao điểm tắm nước nóng sau đó chỉ cần cho bơm nhiệt hoạt động để bổ sung lượng nhiệt thất thoát trong bể bơi và giữ cho nhiệt độ bể bơi luôn ở 28 ℃ và tắt bơm nhiệt từ 11h tối. Ngoài ra ta còn có phương án khác đó là cho hệ thống bơm hoạt động liên tục 24 tiếng, luôn giữ nhiệt độ của bể bơi là 28 ℃. Việc này giúp giảm việc chạy hệ thống để cấp nhiệt cho bể vào mỗi sáng sớm, những cũng sẽ tổn thất nhiệt khi bể ít được sử dụng trong khoảng từ 11 giờ sáng đến 5 giờ chiều. Tính toán nhu cầu sử dụng hơi Lấy chung hệ số sử dụng không đồng thời các thiết bị là 0,75 + Hơi phục vụ cho xông hơi: D=10 ( kg/ h).
Trong đó bao gồm 2 phòng xông hơi ướt: D xh=10 ×2 ×0,75=15 (kg / h) + Hơi phục vụ giặt là có tổng 181 giường nên ta chọn thiết bị như sau: Loại máy Số lượng Lượng hơi (kg/h) Áp suất (bar) Máy giặt công nghiệp 1 50 3 Máy sấy 2 30 4 Máy là phẳng 1 60 5 Máy là form 2 10 3 D gl=(50+2× 30+60+2 ×10) ×0,75=142,5 (kg /h ) + Hơi phục vụ nấu ăn: Dnấu=80 × 0,75=60 (kg / h) Do bể bơi được gia nhiệt trước và được bù tổn thất bằng bơm nhiệt, ngoài ra bể chứa có thể được gia nhiệt trước giờ cao điểm nên ta có thể giảm tải công suất của lò hơi xuống. Vậy tổng công suất yêu cầu của lò hơi cấp nhiệt cho toàn bộ khách sạn vào mùa động là: Dh=D + Dxh + Dgl+ Dnấu ¿ 539,12+15+142,5+60=756,62( k ghơi /h ) CHƯƠNG 4: TÍNH TOÁN MẠNG NHIỆT Nhiệm vụ cơ bản của tính toán thủy lực đường ống dẫn nhiệt là xác định đường kính ống dẫn và tổn thất áp suất khi biết trước lưu lượng chất mang nhiệt chảy trong ống. Tổn thất áp suất toàn phần bao gồm 2 phần là tổn thất áp suất dọc đường ống và tổn thất áp suất cục bộ do các trở lực khác trên đường ống (các van chắn, tê, cút, …). Trên cơ sở bố trí mặt bằng của khách sạn Hoàng Liệt, ta tiến hành vạch tuyến ống và dựng sơ đồ không gian, dự kiến bố trí phụ kiện trên đó để bước vào tính toán thủy lực đường ống.
Khi tính toán ta cần lưu ý một số điểm sau: - Xác định tuyến chính của mạng nhiệt dựa theo độ giảm áp suấy trên một đơn vị dài. - Tính tuyến ống chính trước, tuyến phụ và nhánh sau - Phân tuyến ống ra từng đoạn nhỏ để tính toán. Hai đầu của một đoạn thường là điểm nút phân nhánh, nếu đoạn ống quá dài để có thể phân nhỏ thành các đoạn dài khoảng 300 – 500m đối với ống dẫn hơi bão hòa, 1000m đối với ống dẫn hơi quá nhiệt. - Áp suất của các điểm nút phải cân bằng về mọi phía của các ống dẫn, do vậy khi tính tuyến ống phụ ta có thể lấy kết quả tính ở tuyến ống chính để sử dụng cho việc tính toán đó.
- Tính từ nơi có áp suát cao tới nơi có áp suất thấp. Áp suất dư tại các điểm dùng sinh hoạt theo tiêu chuẩn thường lấy nhỏ hơn hoặc bằng 3,2 atm (tương đương với tốc độ nước sử dụng khoảng 25 m/s tính theo công thức Torricelli). Nếu áp suất sau khi tính toán còn dư nhiều so với tiêu chuẩn thì cần bố trí van giảm áp hoặc vòng đệm tiết lưu để giảm áp suất dư trên đường ống, ở đây ta lắp van giảm áp suất trên đường oongs xuống còn 1,2 atm. Áp lực thủy tĩnh không được vượt quá áp lực tới hạn cho phép H gh=60 m H 2 O.
- Khi chọn đường kính ống dẫn, phải căn cứ vào các thông số của bài toán, ngoài ra cần xem loại ống đó có được sản suất hay không, đặc tính của nó như thế nào, để tiện lợi khi dự trù và lắp đặt. Trong tính toán cần chú ý những điều kiện ràng buộc về chế độ thủy lực, phải biết chất lỏng chảy ở chế độ nào, để dùng đúng công thức và lập biểu đồ với nó. - Tổn thất áp suất thành phần được tính theo công thức: Δ Ptp=R. ltt Trong đó: + ltd : là chiều dài tương đương của đường ống (m) + ltt : là chiều dài tính toán của đường ống (m) - Tổn thất áp suất tính trên một đơn vị chiều dài: 2 R= λ .